Íons e átomos neutros
Aula 16 de 23 do curso “Quântica”. Grátis, com animações e teste.
Um qubit feito pela natureza
A segunda grande abordagem: usar um átomo de verdade. Tira-se um elétron e ele vira um íon com carga, que um campo elétrico consegue segurar no vácuo, como num berço invisível. Dois níveis de energia do íon são o 0 e o 1, e as portas são feitas com pulsos de laser precisos. O trunfo: todos os íons de um elemento são idênticos por natureza. Qubits supercondutores variam um pouco pela fabricação; íons não têm defeito.
Helios: recordes de precisão
A líder da abordagem de íons é a Quantinuum. Em novembro de 2025 ela lançou o Helios: 98 íons de bário, e como os íons podem se mover, qualquer qubit pode se ligar a qualquer outro. A fidelidade de porta de dois qubits é 99,921%. Nele foram montados 48 qubits lógicos com correção de erros. E em outubro de 2026 a empresa relatou fidelidade lógica de 99,9995%, 10 vezes melhor que o próprio recorde. Próximas máquinas: Sol em 2027 e Apollo em 2029.
Átomos neutros: milhares de qubits
A terceira abordagem: átomos neutros comuns, como rubídio ou césio. Cada um é preso por um feixe de laser focado, chamado pinça óptica. Os átomos são arrumados numa grade como pixels numa tela, e assim fica fácil ter milhares de qubits. Em 2025 o Caltech montou uma matriz de 6.100 átomos. Uma equipe de Harvard, MIT e QuEra mostrou um sistema com mais de 3.000 qubits que funcionou mais de duas horas seguidas: átomos perdidos eram repostos em movimento, até 300.000 por segundo.
O superpoder dos átomos: eles se movem
As pinças de laser podem se mover, então os átomos “chegam perto” do vizinho certo durante o cálculo. Para a correção de erros é uma enorme vantagem: as conexões se reorganizam conforme o código. Em março de 2026 uma equipe do Caltech estimou que o algoritmo de Shor com esses átomos poderia precisar de só 10.000–20.000 qubits. É uma conta, não uma máquina pronta, mas a indústria reagiu: no mesmo ano o Google criou sua própria equipe de átomos neutros, e a Microsoft constrói uma máquina com a Atom Computing.
Quem é mais forte em quê
Simplificando. Supercondutores são os mais rápidos, com portas em nanossegundos, mas os qubits são mais ruidosos e só conectam com vizinhos. Íons são os mais precisos e conectam todos com todos, mas as portas são mais lentas e não cabem muitos numa armadilha. Átomos são os mais escaláveis, fáceis de juntar aos milhares e reorganizar, mas também são mais lentos e às vezes se perdem. Nenhuma abordagem venceu ainda, então os grandes apostam em várias ao mesmo tempo.
Teste-se
- No que os qubits de íons são fundamentalmente melhores que os supercondutores?
Resposta certa: Todos os íons são idênticos e conectam todos com todos. A natureza faz íons idênticos, e movê-los dá conexões entre quaisquer qubits. Daí os recordes de precisão. - Por que mover átomos importa para a correção de erros?
Resposta certa: As conexões se reorganizam conforme o código. Códigos eficientes precisam de conexões além dos vizinhos. Átomos móveis dão essa flexibilidade, por isso as estimativas para Shor são tão baixas. - Qual abordagem vai vencer?
Resposta certa: Ainda não se sabe; cada um tem seus pontos fortes. Velocidade, precisão e escala ainda não estão juntas numa só abordagem. Por isso Google, Microsoft e outros apostam em várias.
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