Os satélites quânticos são mais conhecidos por enviar partículas de luz entrelaçadas da órbita para estações terrestres, um método utilizado para criar links de comunicação extremamente seguros. Novas pesquisas agora mostram que o processo também pode funcionar ao contrário, com sinais quânticos enviados da Terra para um satélite, uma abordagem há muito considerada impraticável.
Essa descoberta remove várias limitações importantes enfrentadas pelos sistemas de satélites quânticos atuais. Equipamentos em solo podem contar com muito mais potência, são mais simples de manter e podem 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 relés.
Detalhes do Estudo e Marcos Recentes
A pesquisa, intitulada “Distribuição de entrelaçamento quântico via canais uplink de satélite”, realizada pelo Professor Simon Devitt, Professor Alexander Solntsev e uma equipe de pesquisa da Universidade de Tecnologia de Sydney (UTS), foi publicada recentemente na revista Physical Review Research.
A comunicação por satélites quânticos já viu avanços importantes. O satélite Micius da China, lançado em 2016, possibilitou as primeiras demonstrações de dados criptografados quantum enviados do espaço. Em 2025, o microsatélite Jinan-1 avançou ainda mais, estabelecendo 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 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 amplamente ignoraram a abordagem oposta, na qual fótons entrelaçados são produzidos na Terra e transmitidos para cima. Essa ideia foi vista como irrealista devido às perdas esperadas, interferências e à dispersão da luz enquanto 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 elas se encontrem perfeitamente para sofrer interferência quântica. Isso é mesmo possível?” disse o Professor Devitt.
De acordo com os pesquisadores, modelagens cuidadosas sugerem que a resposta é sim. “Surpreendentemente, nossa modelagem mostrou que um uplink é viável. Incluímos efeitos do mundo real, como luz de fundo da Terra e reflexos do Sol na Lua, efeitos atmosféricos e o desalinhamento imperfeito dos sistemas ópticos”, disse ele.
Rumo a uma Internet Quântica Escalável
A equipe afirma que a ideia pode ser testada em breve usando drones ou receptores montados em balões, fornecendo um passo importante em direção a redes quânticas em grande escala que abrangem nações e continentes usando pequenos satélites em órbita baixa da Terra.
“Uma internet quântica é um animal muito diferente das atuais aplicações criptográficas em ascensão. É o mesmo mecanismo principal, mas você precisa de significativamente mais fótons – mais largura de banda – para conectar computadores quânticos,” disse o Professor Devitt.
A estratégia de uplink pode oferecer uma solução prática. “A abordagem uplink pode fornecer aquela largura de banda. O satélite só precisa de uma unidade óptica compacta para interferir os 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 até o solo, permitindo um link quântico 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 algo como eletricidade. Uma commodity de que falamos e que alimenta outras coisas. É gerado e transmitido de uma maneira que muitas vezes é invisível para o usuário; nós apenas ligamos nossos aparelhos e usamos. Isso será, em última análise, o mesmo para grandes redes de entrelaçamento quântico. Haverá dispositivos quânticos que se conectam a uma fonte de entrelaçamento, assim como a uma fonte de energia, utilizando ambos para algo útil”, disse ele.
O projeto combina a experiência da Faculdade de Engenharia e TI da UTS e a Faculdade de Ciência, reunindo especialistas em redes quânticas, modelagem de sistemas e fotônica. Ele demonstra como a colaboração entre disciplinas da UTS está ajudando a enfrentar alguns dos desafios mais exigentes nas tecnologias emergentes.