Uma equipe de pesquisadores dos Estados Unidos superou um problema da física quântica considerado impossível de ser resolvido por computadores comuns. O feito, publicado na revista Science, demonstra que técnicas matemáticas avançadas permitiram simular centenas de qubits sem a necessidade de um computador quântico.
A descoberta foi conduzida por cientistas do Centro de Física Quântica Computacional do Instituto Flatiron, em colaboração com a Universidade de Boston, conforme reportagem do Olhar Digital. O principal autor do estudo, o pesquisador Joseph Tindall, explicou que a equipe decidiu testar se realmente não havia alternativa baseada em computação tradicional para o desafio.
O trabalho surgiu como resposta a um estudo publicado em março de 2025, também na Science, que afirmava ter resolvido a dinâmica de um sistema altamente complexo utilizando um computador quântico. Os autores daquele artigo sugeriram que computadores clássicos jamais seriam capazes de repetir o feito, o que provocou a curiosidade científica da equipe do CCQ.
Sistemas quânticos são extremamente difíceis de reproduzir em máquinas convencionais porque os qubits podem existir em múltiplos estados ao mesmo tempo, graças ao fenômeno da superposição. Diferentemente dos bits tradicionais, que assumem apenas valores 0 ou 1, os qubits multiplicam exponencialmente a complexidade dos cálculos conforme seu número aumenta.
O desafio se torna ainda maior por causa do emaranhamento quântico, fenômeno no qual partículas permanecem conectadas de modo que o estado de uma afeta a outra, mesmo a grandes distâncias. Para descrever esse sistema, os físicos utilizam uma estrutura matemática chamada função de onda, que reúne todas as informações sobre o estado quântico, mas que cresce rapidamente até se tornar impossível de armazenar na memória de um computador comum.
Para superar essa limitação, os pesquisadores recorreram a uma técnica conhecida como rede tensorial, que Tindall compara a um arquivo compactado, semelhante a um ZIP, capaz de condensar enormes quantidades de informação em uma estrutura matemática muito mais eficiente. Com essa abordagem, foi possível reduzir drasticamente os recursos computacionais necessários, e parte dos cálculos iniciais foi executada em um simples laptop utilizando o software ITensor.
O ITensor é uma biblioteca desenvolvida pelo próprio CCQ para trabalhar com redes tensoriais de alto desempenho, uma ferramenta que mostrou ser decisiva para o sucesso das simulações. Além disso, os cientistas empregaram o método de propagação de crença, criado nos anos 1980 e recentemente adaptado para aplicações quânticas, que exige muito menos poder computacional que outras técnicas modernas.
Mesmo com equipamentos relativamente modestos, as simulações alcançaram precisão comparável às melhores técnicas disponíveis atualmente. Os resultados coincidiram com previsões teóricas e reproduziram os números obtidos anteriormente pelos pesquisadores que utilizaram computadores quânticos, comprovando a eficácia do método.
A descoberta não significa que os computadores quânticos perderam sua importância, segundo os autores do estudo. Existe uma forte troca de conhecimento entre as áreas de computação clássica e quântica, com avanços de um lado frequentemente inspirando soluções do outro, em um ciclo virtuoso de inovação científica.
A equipe pretende agora aplicar essas técnicas em problemas ainda mais difíceis, como o estudo de sistemas envolvendo elétrons em movimento. Essa tarefa está diretamente ligada à compreensão de materiais quânticos avançados, como supercondutores e outros materiais de interesse tecnológico estratégico.
Se os resultados continuarem positivos, a pesquisa poderá ampliar significativamente a capacidade dos computadores convencionais de investigar fenômenos quânticos complexos. A abordagem reduz a dependência de máquinas quânticas para determinados tipos de simulação científica, democratizando o acesso a esse campo de pesquisa de ponta.