Hila Safi | Inventora do Ano | Doutoramento
Os computadores quânticos têm a promessa de resolver problemas que os computadores clássicos simplesmente não conseguem lidar. Em teoria. Na prática, no entanto, são incrivelmente delicados: um camião que passa, um zumbido repentino do ar condicionado ou mesmo uma luz a ser ligada numa sala adjacente pode fazer com que o sistema reaja com sensibilidade às mudanças ambientais. É por isso que estes dispositivos estão até agora confinados a laboratórios altamente especializados, protegidos como pacientes em cuidados intensivos. Para as empresas que pretendem integrar computadores quânticos em ambientes produtivos, isso representa um desafio significativo.
Hila Safi, juntamente com os seus colegas, foi pioneira numa solução inovadora para este problema, valendo-lhe o Prémio Inventor do Ano 2025 na categoria “PhD”. A inovação deles é um gémeo digital concebido para simular precisamente como um computador quântico funcionaria e seria integrado num ambiente industrial típico. “Com este gémeo digital, podemos operar computadores quânticos em ambientes reais — de forma segura, estável e fiável”, explica o candidato a doutoramento da Universidade de Ciências Aplicadas de Regensburg.
Os computadores quânticos confiam qubits — as unidades fundamentais da mecânica quântica de informação. Um qubit representa o estado de um sistema físico, agindo como um portador de informação e alavancando fenómenos quânticos como superposição e emaranhamento.
Estes estados físicos são extremamente frágeis. Mesmo perturbações mínimas, tais como campos electromagnéticos ou alterações subtis na estrutura da sala, podem corromper os cálculos. Embora sejam geríveis num ambiente de laboratório controlado, estes fatores representam um desafio significativo no chão de fábrica.
“A operação fiável de um computador quântico depende realmente da sua envolvente”, explica Safi. “Mesmo pequenas vibrações ou mudanças de temperatura podem causar erros, e é por isso que é tão importante simular e compreender estes efeitos desde o início.” Até agora, a indústria não encontrou sistemas quânticos suficientemente fiáveis. Sem resultados fortes e previsíveis, a sua utilização nos negócios é demasiado arriscada. Muitas perguntas sobre onde colocá-los, quão estáveis serão e a sua utilidade geral tornam difícil para as empresas decidirem se e onde investir.
É precisamente aqui que o inovador gémeo digital da Safi oferece um avanço. Ele praticamente replica um computador quântico e o ambiente operacional pretendido antes da instalação física. O modelo integra dados de sensores ambientais, estatísticas de erro e simulações de potenciais fontes de interferência com as características de hardware conhecidas.
Esta abordagem proactiva permite que questões cruciais sejam respondidas com antecedência: O computador quântico pode funcionar eficazmente dentro do ambiente industrial? Que tipos de erros são antecipados? Quão significativamente eles degradariam a qualidade da computação? E que medidas, tais como blindagem melhorada, colocação alternativa ou calibração adaptativa, seriam necessárias para estabilizar o sistema?
Por exemplo, considere uma sala de produção onde os robôs de transporte estão em uso, as fábricas geram vibrações e as linhas de energia criam campos de interferência eletromagnética. O gémeo digital simula o impacto preciso destes fatores na estabilidade do qubit, revelando onde as taxas de erro seriam toleráveis e, crucialmente, onde não seriam. Além disso, o gémeo permanece activo durante a operação: Se o ambiente mudar devido a modificações estruturais ou à introdução de novas máquinas, os sensores irão detectar essas alterações e avaliar o seu impacto potencial.
Graças ao gémeo digital, as empresas finalmente têm dados fiáveis para orientar as suas decisões sobre a computação quântica industrial. Agora podem avaliar totalmente os riscos antes de investir muito dinheiro e entender claramente o que é necessário para fazer o sistema funcionar de forma estável.
Como explica Safi, “Na minha pesquisa, exploro o co-desenvolvimento de algoritmos quânticos e hardware para enfrentar a otimização complexa e os desafios industriais que são intratáveis ou altamente ineficientes para os métodos clássicos. Isto envolve identificar classes de problemas exclusivamente adequadas para computação quântica e desenvolver abordagens de modelagem eficientes.”
O seu gémeo digital preenche eficazmente a lacuna crítica entre a investigação teórica e a aplicação prática. Para que os computadores quânticos saiam com sucesso de laboratórios especializados e para ambientes industriais reais, eles precisam de se tornar tão estáveis, escaláveis e confiáveis como os sistemas de TI que usamos todos os dias.
Hila Safi | Inventora do Ano | Doutoramento