Supercondutores: Google e IBM
Aula 15 de 23 do curso “Quântica”. Grátis, com animações e teste.
Um átomo desenhado num chip
Um qubit supercondutor é um pequeno circuito de alumínio ou nióbio num chip de silício. A peça-chave é a junção Josephson, uma camada finíssima de isolante entre dois supercondutores. Bem resfriada, a corrente no circuito se comporta como um enorme objeto quântico com dois níveis de energia: o 0 e o 1. O Nobel de Física de 2025 foi para John Clarke, Michel Devoret e John Martinis por experimentos dos anos 80 em que viram pela primeira vez esses efeitos quânticos num circuito que cabe na mão.
Mais frio que o espaço
Um qubit assim só funciona a cerca de 10 milikelvin, centenas de vezes mais frio que o espaço. Para isso é preciso um refrigerador de diluição: um “lustre” de vários estágios, cada um mais frio que o anterior, com o chip pendurado bem embaixo. Fios descem do mundo quente até cada qubit, e são tantos que isso vira um problema de engenharia à parte. Quando você vê a foto de um “lustre dourado” em matérias sobre computadores quânticos, é esse refrigerador.
Google Willow: abaixo do limiar
Em dezembro de 2024 o Google apresentou o chip Willow de 105 qubits. A conquista principal não é o número. A equipe montou um qubit lógico com cada vez mais qubits físicos: grades de 3×3, 5×5 e 7×7. A cada passo o erro do qubit lógico caiu mais ou menos pela metade. Isso se chama “abaixo do limiar”: mais qubits, menos erros, e não o contrário. Físicos sonhavam com isso há quase 30 anos. No mesmo chip rodou em 2025 o Quantum Echoes, da aula de moléculas.
IBM: do recorde de número ao de qualidade
A IBM tem o roteiro público mais detalhado. Em 2023 veio o Condor com 1.121 qubits, recorde de número mas não de qualidade, e a própria empresa virou para a qualidade. Em 2025 saíram o Nighthawk, com 120 qubits e 218 acopladores ajustáveis, e o experimental Loon para testar um novo código de correção. Depois, no plano: Kookaburra em 2026, o primeiro módulo com correção; Cockatoo em 2027, ligando módulos; e Starling em 2029, com 200 qubits lógicos e 100 milhões de operações.
Pontos fortes e fracos
A grande vantagem dos supercondutores é a velocidade: uma porta leva dezenas de nanossegundos, e os chips são feitos em linhas de semicondutores conhecidas. Desvantagens: é preciso frio extremo, um qubit vive cerca de um décimo de milissegundo e só se conecta aos vizinhos, então qubits distantes passam informação em cadeia. Daí a estratégia: muitos qubits rápidos mas de “vida curta” mais uma correção de erros poderosa.
Teste-se
- O que é o mais importante no resultado do Google Willow de 2024?
Resposta certa: Quando o código cresce, o erro do qubit lógico cai. “Abaixo do limiar” significa que adicionar qubits ao código reduz os erros. Sem isso, escalar não faz sentido. - Por que a IBM lançou um chip de 120 qubits depois do Condor de 1.121?
Resposta certa: Qualidade e conexões importam mais que o número. Qubits ruidosos sem boas conexões rendem pouco. O Nighthawk ganhou 218 acopladores ajustáveis e melhores especificações, e depois vêm os módulos com correção. - Qual a principal desvantagem técnica dos qubits supercondutores?
Resposta certa: Frio extremo e um mar de fios. Cerca de 10 milikelvin e fios para cada qubit são a grande barreira rumo a milhões de qubits.