Os satélites quânticos são mais conhecidos por enviar partículas de luz emaranhadas da órbita para estações terrestres, um método usado para criar links de comunicação extremamente seguros. Agora, novas pesquisas mostram que este processo também pode ser feito ao contrário, enviando sinais quânticos da Terra para os satélites, um método há muito considerado impraticável.
Esta descoberta elimina várias limitações importantes enfrentadas pelos sistemas quânticos de satélite atuais. Equipamentos terrestres podem consumir mais energia, ser mais fáceis de manter e produzir sinais mais fortes. Essas vantagens são críticas para a construção de futuras redes que conectem computadores quânticos por meio de satélites que atuam como retransmissores.
Detalhes da pesquisa e marcos recentes
O estudo, intitulado “Distribuição de entrelaçamento quântico via canais de satélite uplink”, foi conduzido pelo professor Simon Devitt, pelo professor Alexander Solntsev e por uma equipe de pesquisa da Universidade de Tecnologia de Sydney (UTS) e foi publicado recentemente na revista pesquisa de revisão física.
Progressos importantes foram feitos nas comunicações quânticas por satélite. O satélite Micius da China, lançado em 2016, conseguiu a primeira demonstração de dados quânticos criptografados enviados do espaço. Em 2025, o microssatélite Jinan-1 avançou ainda mais neste trabalho, estabelecendo uma ligação quântica de 12.900 quilómetros entre a China e a África do Sul.
Por que o Uplink Quantum Communications foi rejeitado
“Os atuais satélites quânticos criam pares emaranhados no espaço e depois enviam cada metade deles para dois lugares na Terra no que é chamado de ‘downlinks’”, disse o professor Soltsev. “É usado principalmente em criptografia, exigindo apenas alguns fótons (partículas de luz) para gerar uma chave.”
Os cientistas ignoraram em grande parte a abordagem oposta, onde os fotões emaranhados são gerados na Terra e transmitidos para cima. Essa ideia foi considerada impraticável devido às esperadas perdas, interferência e dispersão da luz ao passar pela atmosfera.
Simulando cenários “impossíveis”
“A ideia é enviar duas partículas únicas de luz de diferentes estações terrestres para um satélite que orbita 500 quilómetros acima da Terra a uma velocidade de cerca de 20.000 quilómetros por hora, para que se encontrem perfeitamente e, assim, sofram interferência quântica. disse o professor De Wit.
Uma modelagem cuidadosa sugere que a resposta é sim, dizem os pesquisadores. “Surpreendentemente, nosso modelo mostrou que o uplink era viável. Levamos em consideração os efeitos do mundo real, como a luz de fundo da Terra e os reflexos da luz solar da Lua, efeitos atmosféricos e alinhamento imperfeito do sistema óptico”, disse ele.
Rumo a uma Internet quântica escalável
A equipe diz que a ideia será testada em breve usando drones ou receptores de balão, fornecendo um trampolim para redes quânticas de grande escala abrangendo países e continentes usando pequenos satélites em órbita baixa da Terra.
“A Internet quântica é muito diferente das aplicações criptográficas emergentes atualmente. É o mesmo mecanismo principal, mas são necessários mais fótons – mais largura de banda – para conectar um computador quântico”, disse o professor de Wit.
As estratégias de uplink podem fornecer uma solução prática. “Uma abordagem de uplink poderia fornecer essa largura de banda. O satélite só precisaria de uma unidade óptica compacta para interferir nos fótons recebidos e relatar os resultados, em vez de exigir hardware quântico para gerar trilhões de fótons por segundo para superar as perdas no solo, permitindo um link quântico de alta largura de banda. Isso poderia reduzir custos e tamanho e tornar a abordagem mais prática.”
Emaranhamento quântico como infraestrutura cotidiana
O professor de Wit comparou esta visão de longo prazo à eletricidade moderna. “No futuro, o emaranhamento quântico será um pouco como a eletricidade. Estamos falando de uma mercadoria que alimenta outras coisas. A forma como é gerada e transmitida é muitas vezes invisível para o usuário; podemos simplesmente conectar nossos dispositivos e usá-los. Em última análise, isso será o mesmo que grandes redes de emaranhamento quântico. Haverá dispositivos quânticos que se conectam à fonte de emaranhamento e à fonte de energia, usando ambos para fazer algo útil”, disse ele.
O projeto combina expertise da Escola de Engenharia e Tecnologia da Informação da UTS e da Escola de Ciências, reunindo especialistas em redes quânticas, modelagem de sistemas e fotônica. Mostra como a colaboração interdisciplinar na UTS está ajudando a resolver alguns dos desafios mais difíceis das tecnologias emergentes.
