As empresas estão correndo para construir computadores quânticos. Como saber quem está ganhando? Uma das métricas mais importantes se chama fidelidade.
Computadores quânticos precisam ser bons em três coisas:
- Portas de um qubit: rotacionar um qubit.
- Portas de dois qubits: emaranhar dois qubits.
- Medições: ler a resposta.
Cada uma tem sua própria fidelidade. Vamos passar pelas três.
Fidelidade de um qubit
As portas de um qubit são rotações de um estado quântico. A maneira mais simples de explicar a fidelidade de um qubit:
Se um computador quântico tenta fazer uma rotação de 180°, quão perto ele chega?
Na esfera de Bloch dá para visualizar diretamente. O qubit começa no polo norte. Uma rotação perfeita de 180° o leva exatamente ao polo sul. Uma rotação ligeiramente errada o deixa por um fio aquém.
Um exemplo com armadilha de íons
Vamos ao concreto. Em um computador quântico de armadilha de íons, as portas são realizadas disparando um laser num qubit de elétron por um curto intervalo de tempo, chamado de pulso.
Quando o laser liga, o estado quântico começa a girar. Quando o laser desliga, a rotação para.
Três fatores decidem onde o estado vai parar:
- A potência do laser determina quão rápido ele gira.
- A duração do pulso determina o quanto ele gira.
- A frequência do laser determina o eixo de rotação. Quanto mais perto a frequência está da “frequência de transição” do qubit, mais perto o eixo está do eixo x.
Para fazer uma rotação perfeita de 180° em torno do eixo x (uma porta X), os três têm que estar quase perfeitos ao mesmo tempo. No hardware real, nenhum está.
Como é medida na prática
Dois detalhes extras sobre como a fidelidade é medida na prática.
A leitura. Se medimos o estado rotacionado na base para cima/para baixo, uma rotação perfeita de 180° significa que devemos obter para baixo toda vez. Se a rotação não é perfeita, às vezes obtemos para cima. Então contamos: de 10.000 disparos, qual porcentagem saiu para baixo? Essa porcentagem é a nossa fidelidade.
Todos os eixos. As empresas não testam só X. Algum hardware é bom rotacionando em torno de um eixo mas pior em outros. Os benchmarks de produção tiram a média da fidelidade sobre um conjunto amplo de rotações aleatórias (uma técnica chamada benchmarking aleatório) para obter um único número que representa a qualidade geral da porta.
Fidelidade de dois qubits
A fidelidade de dois qubits é a métrica mais importante de toda a computação quântica.
Ela é medida do mesmo jeito que a fidelidade de um qubit, só que agora estamos testando portas que produzem emaranhamento. Por exemplo: partindo de |00⟩, quão perfeitamente um computador quântico consegue produzir o estado de Bell (|00⟩ + |11⟩)/√2? Se em algum momento lermos |01⟩ ou |10⟩, a fidelidade está baixa.
|+⟩|0⟩ produces a clean Bell state: the red and blue worlds split cleanly on both spheres. An imperfect one leaves residual overlap, which is exactly what shows up as 01 or 10 outcomes you weren't supposed to get.O motivo de a fidelidade de dois qubits importar tanto: as portas de dois qubits são historicamente péssimas. Computadores quânticos modernos ficam em torno de 99,9%, e as melhores demonstrações só cruzaram os 99,99% em 2025. Mesmo a 99,9%, isso é ~0,1% de chance de erro por porta. Rode um circuito com mil portas e os erros se acumulam até virar bagunça.
O grande ganho: a correção de erros conecta muitos qubits físicos imperfeitos em um único qubit lógico robusto. Passado um limiar de aproximadamente 99% de fidelidade física, os erros deixam de se acumular; passam a ser ativamente suprimidos. O Google demonstrou isso em 2024. O detalhe é que a correção de erros só se torna prática (com um sobrecusto razoável em qubits) quando você está confortavelmente na faixa de 99,9% – 99,99%, que é onde está o hardware líder agora.
É por isso que as empresas estão correndo atrás dessas últimas casas decimais. A Oxford Ionics tinha o recorde anterior em 99,97% em 2024 e foi adquirida pela IonQ em 2025; no fim de 2025, o time combinado foi o primeiro a cruzar 99,99% de fidelidade de dois qubits.
Fidelidade de medição
Mesmo depois de rotacionar seus qubits perfeitamente e emaranhá-los sem falhas, você ainda tem que ler o resultado.
A fidelidade de medição é a probabilidade de o detector reportar o resultado certo. Às vezes um qubit realmente colapsa para |1⟩ mas o detector reporta |0⟩. Também é chamada de fidelidade de leitura, ou formalmente SPAM (preparação de estado e medição). As duas geralmente são tratadas juntas porque ambas contribuem para erros na fronteira entre o quântico e o clássico.
|+⟩ and measured. The perfect detector always reports the true outcome. The noisy detector flips the answer one time in four: same physical collapse, wrong readout.Detectores supercondutores modernos costumam ficar em 98–99%; leituras de armadilhas de íons e átomos neutros podem ultrapassar 99,9%.
Ranking de hoje
Os melhores computadores quânticos operacionais por fidelidade publicada de dois qubits, puxados ao vivo do nosso registro de computadores quânticos:
| Sistema | Fornecedor | 2 qubits | 1 qubit |
|---|---|---|---|
| Helios | Quantinuum | 99.92% | 100.00% |
| Tempo | IonQ | 99.90% | 99.99% |
| 11-qubit atomic-precision processor | Silicon Quantum Computing (SQC) | 99.90% | n/d |
| Willow | Google Quantum AI | 99.88% | 99.97% |
| Sqale | Infleqtion | 99.73% | n/d |
| Orion Gamma | Pasqal | 99.70% | 99.90% |
Os números são os publicados pelos fornecedores. Quando benchmarks de terceiros discordam, o registro anota a discrepância. Veja o registro completo para fontes e detalhes por sistema.
O que vem a seguir
Cruzar o limiar de correção de erros é o momento em que os computadores quânticos deixam de ser demos e passam a ser máquinas. Em breve, uma guia sobre correção de erros.