Os satélites quânticos são mais conhecidos por enviar partículas emaranhadas de luz da órbita para estações terrestres. Este método é usado para criar canais de comunicação extremamente seguros. Uma nova investigação mostra que este processo também pode funcionar ao contrário, quando sinais quânticos são enviados da Terra para um satélite, o que durante muito tempo foi considerado impraticável.
Esta descoberta elimina várias limitações importantes enfrentadas pelos atuais sistemas quânticos de satélites. Equipamentos no solo podem consumir muito mais energia, são mais fáceis de manter e podem emitir sinais muito mais fortes. Estas vantagens poderão ser cruciais para a criação de futuras redes que liguem computadores quânticos através de satélites que funcionem como retransmissores.
Detalhes da pesquisa e etapas finais
Um estudo do professor Simon Devitt, do professor Alexander Solntsov e de uma equipe de pesquisa da University of Technology Sydney (UTS) intitulado “Propagação do emaranhamento quântico via uplinks de satélite” foi publicado recentemente na revista Pesquisa de revisão física.
A comunicação quântica por satélite já fez avanços importantes. O satélite Micius da China, lançado em 2016, permitiu as primeiras demonstrações de dados criptografados quânticamente enviados do espaço. Em 2025, o microssatélite Jinan-1 levou este trabalho mais longe ao estabelecer uma ligação quântica de 12.900 km entre a China e a África do Sul.
Por que a comunicação Uplink Quantum foi rejeitada
“Os atuais satélites quânticos criam pares emaranhados no espaço e depois enviam cada metade do par para dois locais na Terra – as chamadas ‘linhas de descida’”, 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 gerados na Terra e transmitidos para cima. Esta ideia foi considerada irreal devido às esperadas perdas, interferências e dispersão da luz durante a sua passagem pela atmosfera.
Simulação do cenário “Impossível”
“A ideia é lançar duas partículas únicas de luz a partir de estações terrestres separadas para um satélite que orbite 500 km acima da Terra e viaje a cerca de 20.000 km por hora, de modo que se encontrem tão perfeitamente que sofram interferência quântica. Será isso mesmo possível?” disse o professor Devitt.
Segundo os pesquisadores, uma modelagem cuidadosa mostra que a resposta é sim. “Surpreendentemente, nossas simulações mostraram que o uplinking é possível. Incluímos efeitos do mundo real, como a luz de fundo da Terra e o reflexo da luz solar da Lua, efeitos atmosféricos e alinhamento imperfeito de sistemas ópticos”, disse ele.
Rumo a uma Internet Quântica Escalável
A equipe diz que a ideia poderá ser testada em breve com drones ou receptores montados em balões, um trampolim para redes quânticas de grande escala abrangendo países e continentes usando pequenos satélites em órbita baixa da Terra.
“A Internet quântica é uma entidade muito diferente das aplicações criptográficas nascentes de hoje. É o mesmo mecanismo básico, mas são necessários muito mais fótons – mais largura de banda – para conectar computadores quânticos”, disse o professor Devitt.
Uma estratégia de uplink pode oferecer uma solução prática. “O método uplink poderia fornecer esse tipo de 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 os trilhões e trilhões de fótons por segundo necessários para superar as perdas no solo, permitindo comunicações quânticas de alta largura de banda. Isso reduz custo e tamanho 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. Estamos falando de uma mercadoria que fornece outras coisas. Ela é gerada e transmitida de uma forma que muitas vezes é invisível para o usuário; basta conectar nossos aparelhos e usá-lo. Isso acabará sendo o mesmo para grandes redes de emaranhamento quântico. Haverá dispositivos quânticos que exploram a fonte de emaranhamento, bem como a fonte de energia, usando ambos para fazer algo útil”, disse ele.
O projeto reúne a 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 desafiadores das tecnologias emergentes.
