YORKTOWN HEIGHTS, Nova York, e CLEVELAND — 5 de maio de 2026 — Cientistas da Cleveland Clinic, do RIKEN e da IBM (NYSE: IBM) utilizaram computadores quânticos da IBM e dois dos supercomputadores mais poderosos do mundo para simular complexos proteicos com até 12.635 átomos. Essas são as maiores simulações conhecidas até hoje de moléculas biologicamente relevantes realizadas com hardware quântico e demonstram que os computadores quânticos estão evoluindo para se tornar ferramentas científicas úteis, capazes de ajudar a resolver problemas fundamentais em biologia, química e ciências da vida.
Os resultados foram alcançados em parte graças a um algoritmo inovador que otimiza a forma como computadores quânticos e clássicos trabalham em conjunto, uma abordagem conhecida como supercomputação centrada no quântico. Com esse método, a equipe conseguiu capturar o comportamento de duas proteínas bioquimicamente relevantes que são cerca de 40 vezes maiores do que o que essa mesma técnica conseguia processar apenas seis meses atrás. Além disso, a precisão das simulações em uma etapa-chave do processo melhorou em até 210 vezes nesse mesmo período.
A decisão de explorar se os computadores quânticos poderiam agregar valor à simulação de complexos proteicos surgiu dos desafios que os pesquisadores enfrentam atualmente ao estudar como um candidato a medicamento pode se ligar a uma proteína. Esse é um dos problemas mais difíceis e caros na pesquisa em ciências da vida, e um desafio que os métodos computacionais atuais têm dificuldade em resolver com precisão à medida que as moléculas aumentam de tamanho. Alcançar esse nível de precisão de forma antecipada no processo de descoberta pode reduzir significativamente os prazos de desenvolvimento de medicamentos, que hoje podem se estender por mais de uma década e exigir investimentos muito elevados para produzir um único fármaco.
“Este trabalho representa um avanço importante e destaca o papel emergente da computação quântica em sistemas relevantes para a descoberta de medicamentos”, afirmou Kenneth Merz, Ph.D., autor principal do estudo e cientista do Departamento de Ciências da Vida Computacionais da Cleveland Clinic. “Ao ultrapassar a barreira dos 12.000 átomos, ampliamos de forma significativa a escala das simulações moleculares biologicamente relevantes que são possíveis com computação quântica e demonstramos uma estrutura para aplicar esses métodos a problemas científicos de maior escala.”
“Durante anos, a computação quântica foi uma promessa. Agora, os computadores quânticos estão produzindo resultados que realmente importam para a ciência”, disse Jay Gambetta, diretor do IBM Research e IBM Fellow. “Os sistemas que simulamos aqui são o tipo de moléculas com as quais biólogos e químicos trabalham no mundo real. Os computadores quânticos não apenas demonstram que são ferramentas viáveis, mas também provam que podem gerar resultados significativos dentro de arquiteturas de supercomputação centradas no quântico.”
A pesquisa, publicada em um estudo preliminar, está baseado em uma série de marcos anteriormente alcançados pelas três instituições. Isso inclui trabalhos destacados na capa da revista Science Advances, que introduziram técnicas para modelar estados eletrônicos em moléculas, inicialmente demonstradas em sulfetos de ferro e, mais recentemente, na molécula de referência de 303 átomos conhecida como Trp-cage, a primeira simulação totalmente centrada no quântico realizada em 20 aminoácidos.
Computadores quânticos e clássicos trabalhando juntos
Essa abordagem — que a IBM chama de supercomputação centrada no quântico — combina processadores quânticos com computadores clássicos, de forma que cada ferramenta computacional resolva as partes do problema nas quais é mais eficiente. Neste trabalho, os computadores clássicos dividiram os complexos proteína-ligante em fragmentos que podiam ser calculados. Os processadores IBM Quantum Heron de 156 qubits, operando nos computadores quânticos da IBM tanto na Cleveland Clinic, nos Estados Unidos, quanto no RIKEN, no Japão, calcularam o comportamento mecânico-quântico dessas partes em conjunto com dois dos supercomputadores clássicos mais potentes do mundo: o Fugaku, no RIKEN, e o Miyabi-G, operado pela Universidade de Tóquio e pela Universidade de Tsukuba.
A robustez do hardware quântico da IBM foi essencial para a precisão e o sucesso dos cálculos, que exigiram até 94 qubits executando cerca de 6.000 operações quânticas em determinadas etapas da simulação. Em seguida, os resultados foram reunidos novamente em computadores clássicos para obter uma representação completa da molécula.
Conforme publicado no arXiv, o avanço em escala foi possível graças tanto à inovação algorítmica quanto ao acesso a infraestrutura computacional de última geração. O novo algoritmo híbrido quântico-clássico, chamado EWF-TrimSQD, reduziu drasticamente a sobrecarga computacional e acelerou a capacidade de representar diretamente a química desses sistemas moleculares em hardware quântico. Como resultado, os limites do que é possível com a supercomputação centrada no quântico foram ampliados para tamanhos de moléculas que antes eram inacessíveis, e existe um caminho claro para continuar aumentando tanto o tamanho quanto a precisão desses cálculos.
Um passo em direção à descoberta de medicamentos
A equipe vê este trabalho como um ponto de partida. Olhando para o futuro, a capacidade de escalar simulações de sistemas moleculares com maior precisão representa um avanço para ajudar os pesquisadores a prever melhor como os medicamentos podem interagir com seus alvos proteicos. As melhorias computacionais na descoberta de fármacos se baseiam em duas capacidades fundamentais: primeiro, modelar o movimento dos átomos à medida que os processos biológicos se desenvolvem; e segundo, calcular suas energias com precisão, algo para o qual esses resultados mostram que a supercomputação centrada no quântico pode ser extremamente útil.
À medida que os computadores quânticos continuarem avançando, sua integração aos fluxos de trabalho computacionais poderá oferecer maior precisão nos cálculos de energia em larga escala e, potencialmente, abrir caminho para a simulação de catalisadores enzimáticos, mecanismos de ação de medicamentos e outros comportamentos moleculares que hoje só podem ser estudados por meio de experimentação.
De forma mais ampla, esse avanço marca uma mudança no significado da computação quântica para a ciência. Durante grande parte de sua história, o progresso nesse campo foi medido em qubits, portas lógicas e taxas de erro. Agora, suas capacidades também podem ser avaliadas pelo tamanho e pela relevância dos problemas que pode ajudar a resolver.
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Apoio à pesquisa
Esta pesquisa conta com o apoio da NEDO (New Energy and Industrial Technology Development Organization), uma organização sob a jurisdição do Ministério da Economia, Comércio e Indústria do Japão (METI), por meio do programa “Pesquisa e desenvolvimento de uma plataforma híbrida de supercomputadores quânticos para a exploração de capacidades computacionais ainda não exploradas” (Líder do projeto: Mitsuhisa Sato), como parte do “Projeto de pesquisa e desenvolvimento de infraestruturas aprimoradas para sistemas de informação e comunicações pós-5G (JPNP20017)”.
Sobre a IBM
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Sobre a Cleveland Clinic
A Cleveland Clinic é um centro médico acadêmico sem fins lucrativos e de múltiplas especialidades que integra atendimento clínico e hospitalar com pesquisa e educação. Fundada em 1921 por quatro médicos renomados com a visão de oferecer atendimento excepcional com base nos princípios de cooperação, compaixão e inovação, a Cleveland Clinic foi pioneira em inúmeros avanços médicos, incluindo a cirurgia de bypass coronariano e o primeiro transplante de rosto realizado nos Estados Unidos. A Cleveland Clinic é reconhecida de forma consistente nos Estados Unidos e em todo o mundo por sua expertise e qualidade de atendimento. Entre seus 83.000 colaboradores em todo o mundo estão mais de 6.600 médicos e pesquisadores assalariados e 21.900 enfermeiros registrados e profissionais de prática avançada, representando 140 especialidades e subespecialidades médicas. A Cleveland Clinic é um sistema de saúde com 6.725 leitos, que inclui um campus principal de 173 acres próximo ao centro de Cleveland, 23 hospitais e 300 centros ambulatoriais, com unidades no nordeste de Ohio, Flórida, Las Vegas (Nevada), Toronto (Canadá), Abu Dhabi (EAU) e Londres (Inglaterra). Em 2025, foram registradas 15,9 milhões de consultas ambulatoriais, 343.000 internações e observações, e 336.000 cirurgias e procedimentos em todo o sistema de saúde da Cleveland Clinic. Visite clevelandclinic.org. Siga-nos em x.com/CleClinicNews. Notícias e recursos disponíveis em newsroom.clevelandclinic.org.
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