O desenvolvimento de novas tecnologias para a concepção de redes de sistemas físicos que armazenem e troquem informação quântica é o principal objetivo do projeto “Internet Quântica com Memórias Atômicas”, cujo pesquisador responsável é o professor Daniel Felinto Pires Barbosa, do Departamento de Física do Centro de Ciências Exatas e da Natureza (CCEN) da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE). O tema é inovador e aponta em direção da nomeada Internet Quântica, considerada o futuro da internet, com grandes ganhos de segurança na transmissão de dados. Com início este ano, o projeto da UFPE foi aprovado na Chamada de Propostas Fapesp/MCTI/MCom/CGI.br 2021 e receberá aporte de R$ 2,5 milhões.

O projeto está inserido no contexto mundial de busca por tecnologias de redes quânticas de curtas e médias distâncias, que serão essenciais a qualquer rede global baseada na distribuição de emaranhamento quântico a grandes distâncias, como a Internet Quântica. A estratégia do projeto será avançar para redes quânticas mais complexas especialmente quanto ao processamento distribuído de informação quântica e à realização de protocolos de comunicação. Pretende-se evoluir ainda no desenvolvimento da instrumentação associada, como armadilhas atômicas mais compactas e robustas e lasers de diodo mais simples e estáveis.

“As tecnologias que buscaremos desenvolver são memórias quânticas com novas propriedades, fontes luminosas de estados quânticos em diferentes regimes, novos protocolos de comunicação quântica (tanto implementação quanto concepção teórica) e toda a instrumentação necessária para essas aplicações”, explica o professor Daniel Felinto, que também coordena o Laboratório de Redes Quânticas da Universidade. “Objetivos importantes serão implementar as primeiras redes quânticas na UFPE, explorando emaranhamento quântico entre múltiplos sistemas físicos, e também protocolos de troca de chaves criptográficas sobre redes locais de crescente complexidade”, completa. Todo o trabalho terá duração de cinco anos (de janeiro de 2022 a dezembro de 2026).

O projeto é liderado pela UFPE, tendo como sede o CCEN, no Campus Recife. Também participam da iniciativa a Universidade Federal do Ceará (UFC), Universidade de São Paulo (USP), Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) e Universidad de Concepción, no Chile. A equipe conta com 19 pesquisadores com doutorado, sendo 16 professores e três pós-doutores. Há ainda a participação de cerca de 20 alunos de pós-graduação e um técnico da UFPE.

“O centro de execução desse projeto é a UFPE, onde a maior parte dos recursos será investida. Nossa ideia é que a UFPE possa atuar como um primeiro núcleo de desenvolvimento de tecnologias para Internet Quântica no Brasil e que possamos contribuir para a construção e discussão do que será essa rede quântica global atualmente em gestação”, afirma Daniel Felinto.

INTERNET QUÂNTICA – A Internet Quântica pode ser entendida como a busca por construção de redes quânticas de larga escala, que permitiriam a troca de informação quântica entre sítios distantes para processamento distribuído desse tipo de informação. Esses sistemas ampliariam significativamente a quantidade de dados transportados, com uso de fótons, e a segurança do transporte, por meio do protocolo de troca quântica de chaves criptográficas e também da teleportação quântica.

Os estudos ainda estão em andamento, com destaque para China, Estados Unidos e países da Europa. Um passo maior foi dado, em 2017, com o início do funcionamento do primeiro satélite chinês dedicado à comunicação quântica e que conseguiu distribuir emaranhamento quântico entre sítios distantes por mais de mil quilômetros, ressaltando possibilidades reais de construção de uma rede quântica de alcance global. A China planeja lançar uma rede de satélites similares até 2030.

De acordo com o professor Daniel Felinto, “para o Brasil, esse é um tema particularmente inovador, já que, no momento, temos apenas poucos grupos no país trabalhando na implementação experimental de comunicação e redes quânticas”. Ainda segundo ele, o edital que financia o projeto “Internet Quântica com Memórias Atômicas” é o primeiro de cunho tecnológico a incluir o tema Internet Quântica. “Até o momento, esse tema vinha sendo trabalhado principalmente dentro do INCT [Programa Institutos Nacionais de Ciência e Tecnologia] de Informação Quântica, mas com um volume de recursos muito menor. O aporte maior de recursos dessa chamada [Fapesp/MCTI/MCom/CGI.br 2021] abre a possibilidade de realizarmos trabalhos mais ambiciosos e de maior impacto”, avalia o pesquisador.

A chamada é fruto de colaboração entre a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), o Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações (MCTI), o Ministério das Comunicações (MCom) e o Comitê Gestor da Internet no Brasil (CGI.br).

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Professor Daniel Felinto Pires Barbosa
daniel.felinto@ufpe.br