A física quântica descreve o comportamento da matéria e da energia na escala dos átomos e das partículas subatômicas. Nessa escala, as leis da mecânica newtoniana deixam de funcionar: uma partícula pode se comportar como uma onda, dois objetos separados por uma grande distância podem permanecer correlacionados, e um sistema físico pode existir em vários estados ao mesmo tempo, desde que nenhuma medida seja realizada.
Por que a mecânica clássica falha na escala atômica
A física clássica baseia-se em grandezas contínuas: posição, velocidade, energia variam de forma fluida. No início do século vinte, experimentos mostraram que a energia emitida por um corpo quente não seguia essa lógica. Planck propôs que a energia é trocada em pacotes discretos, os quanta de energia.
Einstein ampliou essa ideia mostrando que a luz se comporta como um fluxo de partículas (os fótons) durante o efeito fotoelétrico. Esse resultado contradizia o modelo ondulatório clássico da luz, validado há décadas.
Para aprofundar a definição da física quântica, é preciso ter em mente este ponto de partida: as grandezas físicas não são contínuas em pequena escala, elas são quantificadas. Todo o formalismo desenvolvido depois por Heisenberg, Schrödinger e Dirac decorre dessa ruptura.
Dualidade onda-partícula e superposição quântica: dois princípios fundadores
A dualidade onda-partícula
Um elétron enviado em direção a duas fendas produz uma figura de interferência em uma tela, como faria uma onda. Mas se um detector identifica por qual fenda ele passa, a figura desaparece e o elétron se comporta como uma partícula. A observação modifica o resultado da experiência.
Esse fenômeno não é uma metáfora. Ele foi reproduzido milhares de vezes em laboratório, inclusive com moléculas compostas por dezenas de átomos. A dualidade onda-partícula é um fato experimental, não uma interpretação filosófica.
A superposição de estados
Um sistema quântico pode existir simultaneamente em vários estados. Um átomo pode estar ao mesmo tempo excitado e não excitado, um fóton polarizado verticalmente e horizontalmente. A medida força o sistema a “escolher” um estado entre os possíveis.
É esse princípio que Schrödinger levou ao absurdo com sua experiência de pensamento do gato, ao mesmo tempo vivo e morto. A imagem se tornou famosa, mas visava destacar a estranheza do formalismo, não validá-lo.
Entrelaçamento quântico: correlação sem sinal
Duas partículas podem ser preparadas em um estado entrelaçado. Medir uma fixa instantaneamente o estado da outra, independentemente da distância que as separa. Einstein chamava esse fenômeno de “ação fantasma à distância” porque parecia violar a relatividade.
O entrelaçamento não permite transmitir informação mais rápido que a luz. Os resultados de medida permanecem aleatórios quando tomados isoladamente. É apenas comparando as medidas dos dois lados que se observa a correlação, e essa comparação requer um canal clássico.
Alain Aspect, prêmio Nobel de física 2022, realizou experimentos que confirmaram a realidade do entrelaçamento e afastaram explicações por “variáveis ocultas locais”. Seus trabalhos estabeleceram as bases do que se chama de segunda revolução quântica, voltada para a exploração tecnológica desses fenômenos.
Aplicações concretas das tecnologias quânticas
Os princípios de superposição e entrelaçamento não permanecem mais confinados aos laboratórios de pesquisa. Vários domínios tecnológicos estão se apropriando deles, com graus de maturidade muito diferentes.
- Sensores quânticos: dispositivos que exploram a sensibilidade extrema dos estados quânticos a perturbações externas estão sendo desenvolvidos para funcionar fora do laboratório. Os Sandia National Laboratories trabalham em sensores utilizáveis quando o GPS está indisponível, embora a solução ainda não esteja integrada em chip nem demonstrada como um sistema completo de navegação.
- Computação quântica: os computadores quânticos usam qubits em superposição para explorar simultaneamente um grande número de soluções. A redução dos erros de cálculo continua sendo o principal desafio. Em junho de 2025, uma equipe da Universidade de Oxford relatou uma operação em um qubit iônico com um erro particularmente baixo, mas as portas de dois qubits continuam mais difíceis de dominar.
- Comunicações quânticas: a distribuição de chaves quânticas (QKD) explora o entrelaçamento para detectar qualquer tentativa de interceptação. A OTAN agora trata as tecnologias quânticas como uma questão de preparação operacional e sua folha de rota inclui a experimentação desses sistemas.
A discrepância entre os anúncios e a realidade operacional continua significativa. A precisão de uma experiência isolada não é suficiente para demonstrar um computador quântico tolerante a falhas. Cada avanço resolve um problema técnico e revela outro.
Criptografia pós-quântica: proteger os dados antes da ameaça
Um computador quântico suficientemente poderoso poderia quebrar os algoritmos de criptografia assimétrica usados para proteger as trocas online. Essa perspectiva, mesmo que distante, leva as agências de segurança a se prepararem para a transição para algoritmos resistentes.
O risco não diz respeito apenas ao futuro. Dados criptografados hoje podem ser armazenados por um atacante e depois descriptografados mais tarde, uma estratégia chamada “colher agora, descriptografar depois”. A migração para a criptografia pós-quântica começou antes que a ameaça se tornasse operacional, precisamente por essa razão.
A física quântica transformou a compreensão do mundo microscópico em menos de um século. Suas aplicações tecnológicas avançam em etapas, cada uma limitada por obstáculos de engenharia concretos. Sensores, comunicações seguras e computação quântica avançam em cronogramas distintos, com níveis de maturidade que os anúncios na mídia tendem a suavizar.
