Partículas de luz – A busca por computadores quânticos capazes de solucionar problemas inalcançáveis para os sistemas convencionais ganhou uma abordagem ousada nos Estados Unidos. Em vez de seguir o modelo adotado pelas principais empresas do setor, uma startup decidiu investir em partículas de luz como elemento central de sua tecnologia, apostando que essa estratégia poderá facilitar a construção de máquinas quânticas em larga escala.

O projeto está sendo desenvolvido pela PsiQuantum, que pretende instalar no sul de Chicago um computador quântico com aproximadamente um milhão de qubits físicos. A estrutura faz parte do Illinois Quantum and Microelectronics Park e foi concebida para validar uma arquitetura capaz de corrigir automaticamente seus próprios erros antes da construção da versão definitiva da máquina.

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Arquitetura baseada em fótons busca facilitar a expansão dos sistemas

A principal diferença da proposta está no uso de fótons, partículas individuais de luz, para armazenar e processar informações quânticas. Enquanto empresas como IBM e Google concentram seus esforços em circuitos supercondutores e outras arquiteturas tradicionais, a PsiQuantum acredita que a luz pode oferecer vantagens importantes para ampliar a capacidade dos computadores quânticos.

Os fótons percorrem canais microscópicos gravados em chips produzidos com processos já consolidados na indústria de semicondutores. Segundo a empresa, essa escolha pode tornar mais simples a fabricação e a expansão dos equipamentos utilizando tecnologias industriais já existentes.

As obras do complexo tiveram início em 2025. Nesta primeira etapa, o objetivo será validar a arquitetura proposta antes da construção das instalações que receberão o computador quântico completo.

Outro fator que motivou essa escolha é a estabilidade dos fótons. Como são pouco afetados pelo calor e por interferências eletromagnéticas, eles reduzem parte dos erros que ainda limitam os computadores quânticos atuais. Além disso, conseguem percorrer fibras ópticas preservando suas propriedades quânticas, o que permite conectar diferentes módulos distribuídos em uma estrutura muito maior do que um único processador.

O maior desafio está em fazer a luz realizar operações quânticas

Apesar das vantagens, existe um obstáculo importante: os fótons praticamente não interagem entre si. Essa característica ajuda a preservar as informações, mas dificulta a realização das operações necessárias para o funcionamento de um computador quântico.

Para contornar essa limitação, a PsiQuantum desenvolveu uma arquitetura baseada em operações conhecidas como “fusões”. Em vez de provocar colisões entre partículas de luz, o sistema utiliza interferômetros, detectores e chaves ópticas para dividir, combinar e medir feixes luminosos. A partir dessas medições, são produzidos estados quânticos entrelaçados, fundamentais para o processamento das informações.

Como essas operações são probabilísticas, nem todas produzem o resultado esperado. Para aumentar a eficiência, a empresa emprega técnicas de multiplexação, preparando diversas possibilidades simultaneamente e utilizando apenas aquelas que apresentam sucesso.

Essa estratégia também explica a necessidade de aproximadamente um milhão de qubits físicos. Apenas uma parcela deles será transformada em qubits lógicos, responsáveis pelos cálculos úteis. Os demais atuarão na identificação e correção de falhas durante o funcionamento da máquina.

Estrutura modular aproxima projeto do modelo utilizado em data centers

Em vez de concentrar toda a computação em um único chip, a PsiQuantum pretende distribuir o processamento em milhares de módulos conectados por fibras ópticas, organizados de forma semelhante aos racks encontrados em grandes centros de dados.

Os chips são fabricados em parceria com a GlobalFoundries utilizando wafers comerciais de 300 milímetros derivados da indústria de telecomunicações. Cada módulo reúne fontes de fótons, interferômetros e detectores supercondutores.

Entre os componentes considerados essenciais está o titanato de bário (BTO), material utilizado para alterar rapidamente o trajeto da luz dentro dos circuitos ópticos e selecionar os fótons corretos durante milhares de operações realizadas continuamente.

Projeto bilionário ainda precisará comprovar sua viabilidade

Embora a utilização da luz elimine parte dos desafios enfrentados por outras arquiteturas, ela não dispensa completamente a refrigeração extrema. Os detectores supercondutores continuam operando em temperaturas criogênicas e exigem sistemas resfriados com hélio líquido.

Mesmo assim, a empresa acredita que sua arquitetura permitirá utilizar módulos semelhantes aos empregados em data centers convencionais, reduzindo a necessidade de estruturas gigantescas normalmente associadas aos computadores quânticos experimentais.

O projeto conta ainda com forte apoio financeiro. O estado de Illinois destinou US$ 500 milhões para o desenvolvimento do parque tecnológico. A PsiQuantum também anunciou uma rodada de investimentos superior a US$ 1 bilhão e, em 2026, assinou uma carta de intenções para receber até US$ 100 milhões em incentivos previstos pela CHIPS and Science Act, desde que cumpra as etapas exigidas para a liberação dos recursos.

Apesar dos investimentos, o sucesso da iniciativa ainda depende da comprovação de que essa arquitetura poderá funcionar em grande escala. Atualmente, a DARPA, agência responsável por projetos avançados do governo dos Estados Unidos, avalia se a tecnologia será capaz de entregar um computador quântico útil e economicamente viável ao longo da próxima década.

Enquanto essa resposta não chega, o complexo de Chicago servirá como ambiente de testes para demonstrar se milhares de componentes ópticos conseguem operar de forma integrada. Caso a estratégia seja bem-sucedida, o futuro dos computadores quânticos poderá estar muito mais próximo de um moderno centro de dados iluminado por partículas de luz do que dos equipamentos experimentais conhecidos atualmente.

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(Com informações de Gizmodo)