Hila Safi | Inventora do Ano | PhD
Os computadores quânticos prometem resolver problemas que os computadores clássicos simplesmente não conseguem lidar. Em teoria. Na prática, no entanto, eles são incrivelmente delicados: um caminhão que passa, um zumbido repentino do ar condicionado ou até mesmo uma luz sendo acesa em uma sala adjacente podem fazer com que o sistema reaja com sensibilidade às mudanças ambientais. É por isso que esses dispositivos até agora estão confinados a laboratórios altamente especializados, protegidos como pacientes em terapia intensiva. Para empresas que desejam integrar computadores quânticos em ambientes produtivos, isso representa um desafio significativo.
Hila Safi, junto com seus colegas, foi pioneira em uma solução inovadora para esse problema, ganhando o Prêmio Inventora do Ano 2025 na categoria “PhD”. Sua inovação é uma gêmeo digital projetado para simular com precisão como um computador quântico funcionaria e seria integrado a um ambiente industrial típico. “Com esse gêmeo digital, podemos operar computadores quânticos em ambientes reais — de forma segura, estável e confiável”, explica o doutorando na Universidade de Ciências Aplicadas de Regensburg.
Os computadores quânticos confiam em qubits — as unidades fundamentais de informação da mecânica quântica. Um qubit representa o estado de um sistema físico, atuando como portador de informações e aproveitando fenômenos quânticos como superposição e entrelaçamento.
Esses estados físicos são extremamente frágeis. Mesmo distúrbios mínimos, como campos eletromagnéticos ou mudanças sutis na estrutura da sala, podem corromper os cálculos. Embora gerenciáveis em um ambiente de laboratório controlado, esses fatores representam um desafio significativo no chão de fábrica.
“A operação confiável de um computador quântico realmente depende do ambiente”, explica Safi. “Mesmo pequenas vibrações ou mudanças de temperatura podem causar erros, e é por isso que é tão importante simular e entender esses efeitos desde o início.” Até agora, a indústria não encontrou sistemas quânticos confiáveis o suficiente. Sem resultados fortes e previsíveis, seu uso nos negócios é muito arriscado. Muitas perguntas sobre onde colocá-los, quão estáveis eles serão e sua utilidade geral tornam difícil para as empresas decidirem se e onde investir.
É exatamente aqui que o gêmeo digital inovador da Safi oferece uma inovação. Ele praticamente replica um computador quântico e seu ambiente operacional pretendido antes da instalação física. O modelo integra dados de sensores ambientais, estatísticas de erros e simulações de possíveis fontes de interferência com as características de hardware conhecidas.
Essa abordagem proativa permite que perguntas cruciais sejam respondidas com antecedência: o computador quântico pode operar de forma eficaz no ambiente industrial? Que tipos de erros são esperados? Quão significativamente eles degradariam a qualidade da computação? E quais medidas, como blindagem aprimorada, posicionamento alternativo ou calibração adaptativa, seriam necessárias para estabilizar o sistema?
Por exemplo, considere uma sala de produção onde robôs de transporte estão em uso, fábricas geram vibrações e linhas de energia criam campos de interferência eletromagnética. O gêmeo digital simula o impacto preciso desses fatores na estabilidade do qubit, revelando onde as taxas de erro seriam toleráveis e, principalmente, onde não seriam. Além disso, o gêmeo permanece ativo durante a operação: caso o ambiente mude devido a modificações estruturais ou à introdução de novas máquinas, os sensores detectarão essas alterações e avaliarão seu impacto potencial.
Graças ao gêmeo digital, as empresas finalmente têm dados confiáveis para orientar suas decisões sobre computação quântica industrial. Agora, eles podem avaliar totalmente os riscos antes de investir muito dinheiro e entender claramente o que é necessário para que o sistema funcione de forma estável.
Como explica Safi, “Em minha pesquisa, exploro o desenvolvimento conjunto de algoritmos quânticos e hardware para lidar com desafios industriais e de otimização complexos que são intratáveis ou altamente ineficientes para os métodos clássicos. Isso envolve a identificação de classes de problemas adequadas exclusivamente para a computação quântica e o desenvolvimento de abordagens de modelagem eficientes.”
Seu gêmeo digital preenche efetivamente a lacuna crítica entre a pesquisa teórica e a aplicação prática. Para que os computadores quânticos saiam com sucesso de laboratórios especializados e entrem em ambientes industriais reais, eles precisam se tornar tão estáveis, escaláveis e confiáveis quanto os sistemas de TI que usamos todos os dias.
Hila Safi | Inventora do Ano | PhD