A computação quântica ainda tem tudo a ver com potencial. Apesar do dinheiro gasto no desenvolvimento de hardware e do tempo e esforço destinados ao desenvolvimento de algoritmos quânticos, ainda não vimos o setor decolar de maneira significativa.

Altman Solon prevê que a receita total do mercado de computação quântica chegará a 2,5 bilhões de dólares (13,5 bilhões de reais) em 2025, dividida entre serviços de hardware e software e ligeiramente a favor dos primeiros. Até 2030, a empresa de estratégia de telecomunicações prevê que o mercado pode chegar a 8 bilhões de dólares (43,4 bilhões de reais), dividido quase igualmente entre os dois mercados. Até 2035, a empresa acredita que a computação quântica pode chegar a 34,3 bilhões de dólares (186,4 bilhões de reais), com cerca de dois terços sendo gastos em hardware.

Até o momento, a IBM afirma ter feito um total de 1 bilhão de dólares (5,4 bilhões de reais) em receitas relacionadas ao quântico. Os fornecedores quânticos de capital aberto, como IonQ e Rigetti, geralmente registram receitas trimestrais na casa dos milhões de um dígito, contra perdas regulares na casa das dezenas de milhões.

Embora muito mais barato do que comprar um sistema dedicado – para o qual os preços iniciais de um sistema de baixo qubit podem facilmente chegar a 1 milhão de dólares ou mais – alugar tempo em uma QPU por meio de um serviço de nuvem também pode ser bastante caro. O serviço Braket da Amazon cobra cerca de 30 centavos de dólar (1,6 real) por tarefa para acessar uma QPU de um de seus parceiros, com taxas de reserva por hora variando de 2.500 a 7.000 dólares (13.587 a 38.045 reais), dependendo do fornecedor e do tipo de QPU que está sendo reservado. O acesso de um ano ao serviço Leap Cloud da D-Wave por meio do AWS Marketplace custa cerca de 70.000 (380.450 reais). O nível de pagamento conforme o uso por ordem de chegada da IQM para sua própria nuvem Resonance começa em 30 centavos de dólar por segundo.

Durante a visita da DCD ao seu data center alemão que hospeda sistemas quânticos em Ehningen, nos arredores de Stuttgart, a IBM disse que apenas um sistema executou cerca de 100.000 trabalhos nos últimos 90 dias, com a empresa dizendo que a demanda "está definitivamente lá" para o quântico.

"Ainda está em modo de lote", diz David Faller, vice-presidente de desenvolvimento e diretor administrativo da IBM na Alemanha. "Em parte por causa da complexidade dos tópicos que estão sendo trabalhados".

Ele observa que muitas grandes organizações ainda fazem computação em lote para determinadas tarefas, e as QPUs inicialmente se encaixam nesse cronograma, antes de potencialmente acelerar imensamente as coisas.

"Muitas grandes organizações fazem coisas como planejamento de rotas para sua frota uma vez por semana. Pode levar muito tempo se você tiver um problema de caixeiro-viajante com complexidade alta o suficiente, mesmo em um grande supercomputador. Não é em tempo real. Vemos indícios de que a computação quântica pode ser muito mais rápida e acabar em um ponto em que você também pode incluir trabalhos de computação quântica em operações em tempo real".

O interesse está lá, no entanto. Uma pesquisa global recente com 500 líderes empresariais de todos os setores pela SAS descobriu que mais de 60% dos entrevistados indicaram que estão investindo ativamente ou explorando oportunidades em IA quântica.

Empresas de saúde, ciências da vida, manufatura, varejo, governo e bancos na China, França, México, Reino Unido e EUA foram citadas como interessadas na tecnologia. Custo, falta de compreensão e incerteza de casos de uso práticos do mundo real foram citados como barreiras, bem como escassez de habilidades e falta de orientação regulatória.

A lista de empresas conhecidas por estarem interessadas em quântico é impressionante. O governo dos EUA, EDF, Boeing, Lockheed Martin, CERN, Credit Mutual, HSBC, Mitsubishi Chemical e Mitsubishi Estate, montadoras Mercedes-Benz e Volkswagen, ExxonMobil, Bosch, Deloitte, NTT Docomo, Pattison Food Group, empresa de software Datev, são clientes corporativos nomeados como clientes de algumas das maiores empresas quânticas.

"A Bosch está pesquisando novos materiais para tecnologia de baterias", diz Faller. "Isso não é apenas uma coisa teórica. Eles têm um objetivo de negócios claro em mente. Crédito Mútuo; eles têm objetivos de negócios claros em mente para seus mercados financeiros".

Eles podem ter objetos de negócios, mas nesses dias de vantagem pré-quântica, a maior parte do trabalho dessas empresas com computadores quânticos tem sido desenvolver provas de conceito e conduzir pequenos pilotos para testar e provar teorias que podem ser úteis em máquinas mais poderosas no futuro.

Para que essas previsões de mercado se concretizem, as empresas quânticas precisam construir sistemas que ofereçam "utilidade quântica" acima do hardware de silício tradicional, e os clientes precisarão desenvolver os algoritmos e casos de uso que os usam, aprender como integrá-los em arquiteturas de TI existentes e como hospedá-los em data centers..

A visão do cliente quântico no local - LRZ

Enquanto estava na Alemanha, a DCD também visitou o Leibniz Supercomputing Center (LRZ) em Munique, que possui uma máquina IQM em operação e integrada a um de seus supercomputadores – um caso raro de um sistema quântico colocado em espaço em branco com hardware de TI tradicional não relacionado.

O LRZ, parte da Academia Bávara de Ciências e Humanidades (BADW), é o fornecedor de serviços de TI para as universidades e instituições científicas de Munique em Munique e no estado da Baviera. Fundado em 1962, o data center atual foi inaugurado em 2006; atualmente oferece até 10 MW em 10.000 m², com 5 MW adicionais chegando em 2026. Outro edifício, projetado para abrigar infraestrutura de energia e refrigeração, bem como uma nova subestação dedicada, levará o local da LRZ para 40 MW a partir de 2028. Dieter A. Kranzlmüller, presidente da LRZA, mostrou as instalações à DCD.

O consórcio Q-Exe, com a IQM, Eviden e HQS Quântico Simulation, lançou o computador quântico no LRZ em junho de 2024. A primeira implantação quântica híbrida na Alemanha, o sistema é integrado ao supercomputador SuperMUC-NG.

O sistema IQM de 20 quibits é mantido no data hall próximo a vários outros clusters de GPU e HPC hospedados pelo LRZ para si e para organizações parceiras. O supercomputador ao qual a QPU está realmente integrada está, no entanto, localizado no andar de cima.

"Queríamos executar isso em um ambiente de produção baseado em computador. Não há físicos experimentais aqui", acrescenta Kranzlmüller. "Queríamos entender o que significa ter um. Com as medidas de segurança, o que significa se o IQM tiver que entrar aqui, com que frequência você precisa entrar aqui? A IQM também precisa entender o que fazer quando precisar fazer manutenção".

Por mais raro que seja ver um computador quântico, mais raro ainda é ver um hospedado no mesmo espaço que equipamentos de TI "clássicos" de empresas como a Lenovo, Atos / Eviden, Cerebras e HPE. Acima dos gritos dos sistemas refrigerados a ar, porém, o bombeamento rítmico do compressor do sistema quântico ainda é audível.

"Nossa ideia não é usar o computador quântico sozinho, mas enviar um trabalho para o supercomputador, e sempre que o supercomputador vê a vantagem quântica, ele passa o comando e o computador quântico faz o que tem que fazer e depois retorna o resultado", diz o Prof. Kranzlmüller. "No geral, estamos felizes".

"Uma das coisas que aprendemos é que a blindagem eletromagnética é melhor do que o esperado, então meu celular não atrapalha a computação", acrescenta ele, acenando com o telefone perto do tambor do criostato.

Embora o sistema IQM Q-Exa esteja em um dos principais data halls, ele não está bem encaixado em uma fileira de racks clássicos de 19 polegadas ou colocado em um corredor de contenção de ar com qualquer outro cluster HPC.

O sistema quântico está escondido em um canto do salão, um pouco longe dos racks clássicos - próximo, mas não exatamente a uma distância de toque de outros sistemas. Isso é em parte para acomodar todas as fotos e passeios que a imprensa e outros dignitários desejam tirar. E, ao contrário do data center da IQM, os sistemas de distribuição de nitrogênio líquido e hélio não estão em uma área técnica conjunta, mas simplesmente colocados ao lado do sistema quântico no andar principal.

Tal como acontece com muitos computadores quânticos, o sistema Q-Exa é fixado à laje sob o piso elevado do data hall devido ao seu peso. O Prof. Kranzlmüller também observa que a altura do sistema era difícil de acomodar inicialmente - no que é uma sala de dados razoavelmente alta que anteriormente tinha um plenum para o ar quente escapar. Quando questionado sobre o manuseio de fluidos de super-resfriamento, o professor chama isso de "desafio interessante".

"Meu gerente de instalação teve que aprender a lidar com essas coisas, mas você só sabe se realmente fizer isso", diz ele. "Acho que funciona bem agora, mas no começo havia uma barreira de entrada".

Em termos de energia, o Prof. Kranzlmüller disse que a empresa prevê que o centro de computação teria que gastar cerca de 50.000 euros (314.686 reais) alimentando o sistema Q-Exa ao longo de sua missão de cinco anos - descrito como "amendoim" no esquema total das coisas.

"50.000 euros é o meu consumo de eletricidade por um dia e meio", observa ele.

O LRZ também hospeda outro sistema IQM em um laboratório anexado ao prédio principal do escritório ao lado do data center - junto com um sistema baseado em armadilha de íons da AQT. Esses sistemas são integrados a um único nodo de teste HPC para testar algoritmos quânticos que as máquinas de produção híbridas usarão. O sistema da AQT evita o superresfriamento em favor de lasers para obter os efeitos quânticos necessários.

Outro sistema, um computador de 1.000 átomos neutros da PlanQC, também está chegando. Derivado do Instituto Max Planck, ele se baseia em tecnologias e técnicas desenvolvidas para relógios atômicos e também não requer o mesmo tipo de infraestrutura de superresfriamento que o IQM ou o hardware da IBM.

O centro de supercomputação está programado para hospedar outro sistema IQM de 50 qubits – localizado ao lado do existente na sala de dados principal – em nome do EuroHPC JU, seguido por outro sistema de 150 qubits no futuro. Se um computador quântico entre seus irmãos clássicos é raro, ter dois ou até três desses sistemas em um data hall compartilhado é quase inédito.

Quando questionado sobre o futuro, o Prof. Kranzlmüller observa que o LRZ é neutro em relação ao fornecedor e está adotando a mesma abordagem com seus sistemas quânticos.

A visão do cliente da nuvem quântica - E.ON

Um dos primeiros usos corporativos de computadores quânticos é a empresa de energia E.ON. A concessionária europeia é cliente da nuvem quântica da IBM e da D-Wave.

Giorgio Cortiana, chefe de dados e IA – inteligência energética da E.ON Digital Technology, a unidade digital da empresa, disse à DCD que a empresa tem várias provas de conceito em desenvolvimento em torno da quântica. Os principais alvos, diz ele, são casos de uso em que o quântico pode acelerar os resultados em cálculos grandes e complicados ou fornecer previsões de dados mais precisas.

"Vemos o quântico como uma ferramenta complementar adicional; vamos delegar ao quântico apenas os problemas difíceis que sabemos que os computadores clássicos não serão capazes de resolver", explica ele. "O fato de estarmos investigando isso fala pelo fato de vermos o potencial dessas tecnologias".

Em desenvolvimento há cerca de cinco anos, ele diz que o caso de uso com o qual a empresa começou em torno da quântico foi ajudar a orquestrar os horários de carregamento e descarregamento de veículos elétricos quando eles podem trocar eletricidade bidirecionalmente com as redes.

"Foi o início ou a razão pela qual começamos a olhar para a computação quântica em primeiro lugar", ele nos diz. Este é um caso de uso em que, se você escalar para milhões de veículos, os recursos clássicos podem ficar aquém".

Embora ele tenha dito que atualmente não é um problema que não possa ser calculado em hardware de silício clássico, Cortiana observou que este era "um dos casos de uso que foram identificados como um risco potencial no futuro" se continuar a escalar no futuro.

A empresa também está analisando como integraremos os recursos quânticos à arquitetura corporativa padrão da empresa.

"Ainda está no estágio em que ainda não está ativo ou em qualquer ambiente produtivo, devido à escala limitada do projeto e aos benefícios que isso criaria para os negócios", diz Cortiana.

Outros casos de uso incluíram o uso de simulações quânticas ao avaliar os riscos de mudanças climáticas no portfólio de energia do grupo.

"Precisamos atender à demanda dos clientes a qualquer momento, e a demanda pode ter algumas flutuações dependendo dos resultados climáticos", diz Cortiana, "que têm um impacto sobre a necessidade de adquirir gás adicional dos mercados de energia ou vendê-lo de volta para eles".

"Levamos em consideração os possíveis resultados climáticos em diferentes pontos de nossa rede, combinados com diferentes resultados potenciais dos preços da energia. Você pode facilmente acabar com milhões de cenários diferentes que você deve levar em consideração para avaliar quais são os riscos aos quais você está exposto em seus portfólios de energia".

Em parceria com a IBM, a empresa desenvolveu um novo algoritmo quântico que afirma poder ser mais de 200 vezes mais rápido do que atualmente é possível em hardware clássico. A ressalva, no entanto, é que o hardware quântico para executar o novo algoritmo em escala de produção não está disponível no momento.

Assim como no cenário do carro elétrico, a empresa está atualmente usando cálculos semelhantes em hardware de silício tradicional, mas à medida que a geração de energia na rede se torna mais descentralizada – com mais ativos renováveis distribuídos em áreas mais amplas – o número de variáveis aumenta. Esse maior número de ativos, combinado com previsões meteorológicas mais granulares, pode levar a limitações futuras no hardware clássico.

"Isso pode se tornar um gargalo daqui a alguns anos", diz Cortiana. Ainda não está lá, mas estamos nos preparando para um futuro no caso de os recursos de computação clássicos ficarem aquém".

"Se você avançar para uma avaliação de risco mais em tempo real, poderá tomar medidas e mitigar esses riscos de maneira muito rápida", acrescenta. "É uma vantagem teórica comprovada que poderíamos gerar com nossos algoritmos. Para a geração de valor prático, no entanto, ainda é muito cedo, mas virá nos próximos anos".

Embora a E.ON tenha hardware de computação local quando exigido por lei, a empresa tem uma estratégia que prioriza a nuvem. A empresa está adotando uma abordagem semelhante ao seu hardware quântico – usando hardware quântico baseado em nuvem. A empresa usa sistemas nos EUA e na Europa – com a localização precisa regida por questões de caso de uso e privacidade de dados.

"Os computadores quânticos ainda não estão maduros, eles estão se desenvolvendo e evoluindo a cada ano", explica Cortiana. "É muito mais conveniente para nós ir para a nuvem e ter a possibilidade de acessar os melhores e mais recentes recursos, em vez de ter que ficar com nossas máquinas locais que estarão desatualizadas em breve".

Ele observa que antes que a E.On pudesse tomar qualquer decisão de mudar para o quântico local, seria necessário haver "vantagens claras" em comparação com as clássicas atuais.

Quando perguntado se a E.ON se consolidará em torno de um fornecedor quântico específico no futuro ou continuará a usar uma abordagem de vários fornecedores, Cortiana diz que é "difícil prever" como o mercado de hardware vai se recuperar.

"Estamos abertos e garantiremos o uso das melhores máquinas que atendam aos nossos casos de uso", diz ele. "Não posso excluir nesta fase que teremos que ter fornecedores diferentes, dependendo do caso de uso que precisamos abordar".

Do animal de estimação ao gado: o quântico e a nuvem

A nuvem – seja via fornecedor público ou diretamente das empresas quânticas – é atualmente de longe a maneira mais comum e popular de acessar sistemas quânticos enquanto a tecnologia ainda está em desenvolvimento e as empresas trabalham com diferentes provas de conceito.

A IBM lançou sua primeira oferta quântica em maio de 2016, um serviço de computação quântica baseado em nuvem de 5 qubits que era conhecido na época como IBM Quântico Experience. A empresa e a indústria percorreram um longo caminho desde então.

Até o momento, a IBM diz que implantou cerca de 80 sistemas quânticos, mais do que qualquer operadora, com base em informações disponíveis publicamente. Em seus dois data centers quânticos atuais na Alemanha e em Poughkeepsie, Nova York, a IBM atualmente tem cerca de uma dúzia de sistemas quânticos em operação. O mais recente, o Aachen de 156 qubits, equipado com o processador Heron r2, foi lançado em abril de 2025 e foi o terceiro sistema em Ehningen.

Em uma escolha que pode parecer confusa, os sistemas da IBM atualmente recebem nomes de animais de estimação exclusivos para refletir locais importantes na história da empresa. Aachen (em homenagem à cidade alemã) juntou-se a Estrasburgo e Bruxelas em Ehningen – um sistema chamado Ehningen foi implantado em 2021.

Faller, da IBM, admite à DCD, no entanto, que podemos estar chegando ao ponto em que os sistemas precisam ser "marcados" com números como gado; mais parecido com a forma como trata os servidores na nuvem. As máquinas quânticas podem nunca atingir o volume das caixas de pizza de servidor tradicionais, mas os dias em que cada sistema é único e especial podem estar chegando ao fim. A empresa finlandesa de computação quântica IQM diz que pode até 20 computadores quânticos por ano – o suficiente para perder rapidamente o controle dos nomes.

Atualmente, a IBM é a única plataforma de nuvem "clássica" que fornece acesso a seus próprios sistemas quânticos em sua nuvem. A nuvem quântica da IBM faz parte da nuvem IBM mais ampla da empresa, com os sistemas quânticos hospedados em um data center em Ehningen ligado à região de Frankfurt da IBM, a cerca de 120 milhas de distância.

Enquanto todos trabalham em suas próprias máquinas proprietárias, empresas como a Amazon, Microsoft e Google atualmente oferecem acesso a hardware de fornecedores, incluindo IQM, IonQ, D-Wave e outros. Em vez de hospedar hardware desses fornecedores em seus próprios data centers, os hiperescalas usam APIs para reservar horários em sistemas hospedados pelas próprias empresas quânticas.

A IQM, por exemplo, oferece tempo em seu sistema Garnet de 20 qubits por meio da Amazon. O CEO da IQM, Jan Goetz, disse à DCD que a empresa está buscando uma abordagem dupla para a construção futura. Além de esperar eventualmente colocar seus sistemas nos data centers de hiperescalas, a empresa pretende expandir sua própria presença e operacionalizar para atingir o nível de tempo de atividade padrão do setor.

"Temos alguns sistemas que estão funcionando há mais de 100 dias sem interação humana", diz Goetz. "É totalmente automatizado e esse é realmente o objetivo em nossa jornada; para levar o sistema a um nível que atenda a todos os requisitos para que possa ser realmente localizado em um data center da AWS, Azure, Google ou qualquer nuvem de sua preferência".

A IQM lançou o Resonance, um serviço de nuvem quântica que fornece acesso às suas máquinas e sistemas quânticos, em março de 2024. O serviço é atualmente servido por sistemas fora de seu site em Munique, Alemanha, e outro em Espoo, Finlândia. Quando questionado sobre como a empresa pretende competir com empresas que oferecem um pacote mais completo de produtos de nuvem de silício quântico e clássico, Goetz, da IQM, sugere que estão em andamento planos para construir a infraestrutura da empresa para hospedar mais hardware de IA.

"Temos nossa própria nuvem e começaremos a colocar clusters de GPU e outras infraestruturas de computação ao lado de nossos sistemas e oferecer isso de maneira híbrida", diz ele, sem fornecer mais detalhes sobre como isso pode afetar sua abordagem aos data centers.

Os grandes hiperescalas dos EUA estão atualmente felizes em oferecer acesso a vários fornecedores quânticos em suas próprias nuvens – as coisas podem mudar quando suas próprias QPUs proprietárias ficarem online – permitindo que os clientes decidam qual tipo de topologia quântica melhor atende às suas necessidades da mesma forma que fazem com CPUs e GPUs.

Apesar de oferecer acesso a vários fornecedores de GPU, a IBM, no entanto, ainda não oferece acesso a nada além de suas próprias QPUs internas em sua própria nuvem e ainda não disponibilizou suas próprias QPUs por meio de outras plataformas. Faller, da IBM, sugere que isso pode acontecer no futuro, dizendo "por que não?"; a pilha de software Qiskit da empresa para computação quântica é aberta e capaz de trabalhar em QPUs de outros fornecedores, prova, diz ele, da flexibilidade da empresa.

Por enquanto, os computadores quânticos ainda podem ser bastante temperamentais; apesar do tempo de atividade chegar a centenas de dias ou mais para alguns sistemas, o tempo de inatividade ainda pode ser necessário para recalibrar os sistemas. Para combater isso e tentar manter suas respectivas nuvens quânticas o mais disponíveis possível, muitos fornecedores estão adotando uma abordagem de força em números e maximizando o número de QPUs disponíveis.

"Estamos construindo redundância em nosso sistema, de modo que, se algo quebrar ou precisar ser recalibrado no sistema A, tenhamos certeza de que há um sistema B no pipeline que entra em ação", diz Goetz. "No momento, são realmente dois sistemas físicos individuais, mas também há esforços para que haja dois chips montados em um sistema e depois ele simplesmente pule de um para o outro".

Para realmente alcançar a vantagem quântica de maneira significativa, há mais trabalho a fazer. Os desenvolvedores de hardware precisam aumentar os recursos dos sistemas; as empresas precisam descobrir a melhor forma de usar essa nova capacidade de computação em potencial, e os fornecedores de nuvem precisam operacionalizar esses sistemas para fornecer os tipos de serviço que os clientes esperam dos serviços de TI clássicos tradicionais baseados em silício. Por enquanto, porém, é tudo apenas potencial.