Cientistas provam que a ligação quântica “impossível” entre a Terra e o espaço é viável

Esta descoberta elimina várias limitações importantes enfrentadas pelos sistemas quânticos de satélite atuais. Os equipamentos no solo podem consumir muito mais energia, são mais simples de manter e podem produzir sinais muito mais fortes. Estas vantagens podem ser críticas para a construção de futuras redes que liguem computadores quânticos através de satélites que atuem como retransmissores.

Detalhes do estudo e marcos recentes

A pesquisa, intitulada “Distribuição de emaranhamento quântico via canais de satélite de uplink”, do professor Simon Devitt, do professor Alexander Solntsev e de uma equipe de pesquisa da Universidade de Tecnologia de Sydney (UTS), foi publicada recentemente na revista Pesquisa de revisão física.

A comunicação quântica por satélite já viu avanços importantes. O satélite Micius da China, lançado em 2016, permitiu as primeiras demonstrações de dados criptografados quânticos enviados do espaço. Em 2025, o microssatélite Jinan-1 impulsionou este trabalho ao estabelecer uma ligação quântica de 12.900 km entre a China e a África do Sul.

Por que a comunicação uplink Quantum foi descartada

“Os atuais satélites quânticos criam pares emaranhados no espaço e depois enviam cada metade do par para dois lugares na Terra – chamado de ‘downlink'”, disse o professor Solntsev. “É usado principalmente para criptografia, onde apenas alguns fótons (partículas de luz) são necessários para gerar uma chave secreta.”

Os cientistas ignoraram em grande parte a abordagem oposta, na qual fotões emaranhados são produzidos na Terra e transmitidos para cima. Esta ideia foi considerada irrealista devido às perdas esperadas, à interferência e à dispersão da luz à medida que viaja pela atmosfera.

Modelando o Cenário “Impossível”

“A ideia é disparar duas partículas únicas de luz de estações terrestres separadas para um satélite orbitando 500 km acima da Terra, viajando a cerca de 20.000 km por hora, de modo que elas se encontrem tão perfeitamente que sofram interferência quântica. Isso é mesmo possível?” disse o professor Devitt.

Segundo os pesquisadores, uma modelagem cuidadosa sugere que a resposta é sim. “Surpreendentemente, nossa modelagem mostrou que um uplink é viável. Incluímos efeitos do mundo real, como a luz de fundo da Terra e os reflexos da luz solar da Lua, efeitos atmosféricos e o alinhamento imperfeito dos sistemas ópticos”, disse ele.

Rumo a uma Internet Quântica Escalável

A equipe diz que a ideia poderá ser testada em breve usando drones ou receptores montados em balões, fornecendo um trampolim para redes quânticas de grande escala que abrangem nações e continentes usando pequenos satélites em órbita baixa da Terra.

“Uma Internet quântica é uma fera muito diferente das atuais aplicações criptográficas nascentes. É o mesmo mecanismo primário, mas são necessários significativamente mais fótons – mais largura de banda – para conectar computadores quânticos”, disse o professor Devitt.

A estratégia de uplink pode oferecer uma solução prática. “O método uplink poderia fornecer essa largura de banda. O satélite só precisa de uma unidade óptica compacta para interferir nos fótons que chegam e relatar o resultado, em vez de hardware quântico para produzir trilhões e trilhões de fótons por segundo necessários para superar as perdas no solo, permitindo um link quântico de alta largura de banda. Isso mantém os custos e o tamanho baixos e torna a abordagem mais prática.”

Emaranhamento Quântico como Infraestrutura Cotidiana

O professor Devitt compara a visão de longo prazo à eletricidade moderna. “No futuro, o emaranhamento quântico será um pouco como a eletricidade. Uma mercadoria sobre a qual falamos que alimenta outras coisas. É gerado e transmitido de uma forma que muitas vezes é invisível para o usuário; apenas conectamos nossos aparelhos e os usamos. Em última análise, será o mesmo para grandes redes de emaranhamento quântico. Haverá dispositivos quânticos que se conectam a uma fonte de emaranhamento, bem como a uma fonte de energia, utilizando ambos para fazer algo útil”, disse ele.

O projeto combina expertise da Faculdade de Engenharia e TI da UTS e da Faculdade de Ciências, reunindo especialistas em redes quânticas, modelagem de sistemas e fotônica. Ele demonstra como a colaboração entre disciplinas na UTS está ajudando a enfrentar alguns dos desafios mais exigentes da tecnologia emergente.