Os satélites quânticos são mais conhecidos por enviar partículas entrelaçadas de luz do espaço para estações terrestres, um método utilizado para criar links de comunicação extremamente seguros. Novas pesquisas agora mostram que o processo também pode funcionar de forma inversa, com sinais quânticos enviados da Terra para um satélite, uma abordagem há muito considerada impraticável.
Essa descoberta remove várias limitações importantes que enfrentam os sistemas de satélites quânticos atuais. O equipamento em terra pode contar com muito mais poder, é mais simples de manter e pode produzir sinais muito mais fortes. Essas vantagens podem ser críticas para a construção de redes futuras que conectem computadores quânticos por meio de satélites atuando como retransmissores.
Detalhes do Estudo e Milestones Recentes
A pesquisa, intitulada “Distribuição de entrelaçamento quântico via canais de satélites uplink”, realizada pelo Professor Simon Devitt, Professor Alexander Solntsev e uma equipe de pesquisa da Universidade de Tecnologia de Sydney (UTS), foi recentemente publicada no periódico Physical Review Research.
A comunicação por satélites quânticos já apresentou avanços importantes. O satélite Micius da China, lançado em 2016, possibilitou as primeiras demonstrações de dados criptografados quanticamente enviados do espaço. Em 2025, o microsatélite Jinan-1 avançou ainda mais ao estabelecer uma conexão quântica de 12.900 km entre a China e a África do Sul.
Por Que a Comunicação Quântica Uplink Foi Desconsiderada
“Os satélites quânticos atuais criam pares entrelaçados no espaço e, em seguida, enviam cada metade do par para dois locais na Terra – chamado de ‘downlink'”, disse o Professor Solntsev. “É principalmente usado para criptografia, onde apenas alguns fótons (partículas de luz) são necessários para gerar uma chave secreta.”
Cientistas em grande parte ignoraram a abordagem oposta, na qual fótons entrelaçados são produzidos na Terra e transmitidos para cima. Essa ideia foi vista como irrealista devido a perdas esperadas, interferência e 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 a 500 km acima da Terra, viajando a cerca de 20.000 km por hora, de modo que se encontrem perfeitamente para sofrer interferência quântica. Isso é realmente possível?” perguntou o Professor Devitt.
De acordo com os pesquisadores, modelagens cuidadosas sugerem que a resposta é sim. “Surpreendentemente, nossa modelagem mostrou que um uplink é factível. Incluímos efeitos do mundo real, como luz de fundo da Terra e reflexões de luz solar da Lua, efeitos atmosféricos e o desalinhamento imperfeito dos sistemas ópticos,” acrescentou.
Rumo a uma Internet Quântica Escalável
A equipe afirma que a ideia pode ser testada em breve usando drones ou receptores montados em balões, proporcionando um passo em direção a redes quânticas em grande escala que abrangem nações e continentes através de pequenos satélites em órbita baixa da Terra.
“Uma internet quântica é uma coisa muito diferente das atuais aplicações criptográficas em estágio inicial. É o mesmo mecanismo primário, mas você precisa de muito mais fótons – mais largura de banda – para conectar computadores quânticos,” explicou o Professor Devitt.
A estratégia de uplink pode oferecer uma solução prática. “O método de uplink poderia fornecer essa largura de banda. O satélite só precisa de uma unidade óptica compacta para interferir 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 até a Terra, permitindo uma ligação quântica de alta largura de banda. Isso mantém os custos e o tamanho baixos e torna a abordagem mais prática.”
Entrelaçamento Quântico como Infraestrutura do Dia a Dia
O Professor Devitt compara a visão de longo prazo à eletricidade moderna. “No futuro, o entrelaçamento quântico será um pouco como eletricidade. Uma mercadoria que discutimos e que alimenta outras coisas. É gerada e transmitida de uma maneira que muitas vezes é invisível para o usuário; nós apenas conectamos nossos aparelhos e usamos. Isso será, em última análise, o mesmo para grandes redes de entrelaçamento quântico. Haverá dispositivos quânticos que se conectarão a uma fonte de entrelaçamento, assim como a uma fonte de energia, utilizando ambos para fazer algo útil,” comentou.
O projeto combina a expertise da Faculdade de Engenharia e TI e da Faculdade de Ciência da UTS, reunindo especialistas em redes quânticas, modelagem de sistemas e fotônica. Demonstra como a colaboração entre disciplinas na UTS está ajudando a enfrentar alguns dos desafios mais exigentes em tecnologia emergente.
