Desafios do desenvolvimento e da aplicação da tecnologia quântica

A ideia de construir computadores universais com tecnologia quantum foi proposta por Richard Feynman em 1982, quando a maioria da população brasileira sequer ouvia falar em internet ou sonhava em ter acesso ao mundo de informação que se tem hoje por meio de um smartphone na palma das mãos. Enquanto estamos entusiasmados aguardando a ampla disponibilização da rede 5G no país, o que o futuro nos promete com quantum internet ou internet quântica?

Há quem diga que a internet quântica será a "reinvenção da internet". Tentemos entender no que consiste e o que oferece a nossa próxima forma de conexão à rede mundial de computadores, ou a tecnologia quântica em si. Na física, um quantum é a menor quantidade de qualquer grandeza¹, quantidade indivisível de uma grandeza, como energia ou momento angular que existe em um sistema quantizado. Por exemplo, um feixe de luz monocromático é formado por número imenso de partículas, todas quantizadas com o mesmo quantum de energia².

Nada fácil para um leigo em física entender. Mas, afinal, quais são os benefícios e os riscos no uso da tecnologia quântica?

Segurança e criptografia

Conforme reportado pelo prof. Dr. Renato Opice Blum na live "Web Summit e a European Conference: inovação e tecnologia aplicadas às empresas", realizada em dezembro de 2021, a tecnologia quântica foi assunto da Conferência Europeia, tendo sido tema do painel "Quantum: The next generation of computing - are you ready?", que fez parte da programação do evento.

Na ocasião, foi explicado que computadores quânticos podem facilitar a descriptografia utilizada hoje, o que aumenta a necessidade de adoção da criptografia quântica, redes de comunicação quântica e satélites de comunicação quântica, ou seja, reestruturação completa que não poderá ser efetivada de forma rápida e uniforme em todo o mundo.

A descriptografia consiste, por sua vez, em calcular e desvendar o algoritmo utilizado em chaves de bits, ou seja, é o procedimento inverso à criptografia, que permite a viabilidade de documentos antes inviáveis, bem como a autenticidade de assinaturas³.

Enquanto um computador clássico utiliza combinações dos valores 0 e 1, computadores com a tecnologia quântica usam a unidade de um bit quântico chamado Qubits, resultando na possibilidade real de calcular e desvendar o algoritmo, assim violando o documento eletrônico. Isso traz uma consequente revolução na segurança da internet, uma vez que o computador com tecnologia quântica seria capaz de descriptografar dados existentes, criando segurança tão robusta que jamais poderia ser violada.

Segundo o Programa de Tecnologia Quântica do Reino Unido, a mecânica da internet quântica, por sua própria natureza, assegura que eventuais tentativas de acessos não conseguem passar despercebidas, já que qualquer tentativa de interagir com o sistema quântico causará distúrbio, de forma que o usuário responsável pela interação será detectado⁴. O Programa Britânico afirma, ainda, que o sistema de segurança de comunicação utiliza efeito quântico para distribuir chaves de encriptação que poderão ter aplicações nos mais diversos tipos de comunicação.

Por ser a segurança assunto relevante em meio ao contexto dos dados e das informações voláteis, que podem reproduzidos, alterados e multiplicados sem o controle dos titulares, a corrida para o desenvolvimento da tecnologia quântica nunca esteve tão acentuada, o que possibilita orçamentos recordes destinados à pesquisa e ao desenvolvimento da inovação.

Um dos problemas que devemos enfrentar é sobre quem terá acesso a esse tipo de tecnologia e qual será o intuito de sua utilização. Entre as possibilidades está ganhar uma guerra cibernética ou, ainda, trazer gigantesca inovação, mudando o modo como problemas são resolvidos e revolucionando assim áreas como Inteligência Artificial, biomedicina, química e automobilística.

Corrida pelo domínio da tecnologia quântica

É estimado que a computação quântica possa representar mercado no valor entre US$ 5 bilhões e US$ 10 bilhões até 2030 no mercado privado. No entanto, já são verificados altos investimentos por parte dos poderes públicos, especialmente grandes potências.

O programa Britânico Home - UK Quantum Technology (ukri.org), lançado em 2013 com investimento inicial de US$ 1 bilhão em dez anos, juntou forças à iniciativa da União Europeia, EuroQCI - European Quantum Communication Infrastructure⁵ (Infraestrutura de Comunicação Quântica Europeia), para alcançar a criação de computadores quânticos pilotos com tecnologia de ponta a ponta. A pesquisa e o desenvolvimento da tecnologia quântica do EuroQCI, já em andamento, constituem uma das frentes financiadas pelo projeto Horizon Europe⁶ por 100 bilhões de euros.

Já o governo dos Estados Unidos investiu US$ 1,2 bilhão no programa Nacional da Iniciativa Quantum (NQI - National Quantum Initiative), lançado em 2018, na área de proteção de dados para a internet quântica, tendo sido investidos: US$ 449 milhões em 2019; US$ 672 milhões em 2020; US$ 793 milhões em 2021; e solicitação de orçamento de US$ 877 milhões para este ano.

Outra potência que tem investido massivamente no desenvolvimento da tecnologia quântica é a China, líder na corrida de investimentos que se aproximam dos US$ 10 bilhões. A Rosatom, Empresa Estatal Russa de Energia Nuclear, anunciou na mídia local que já investiu cerca de US$ 80 milhões, prometendo que até 2024 terá "um computador quântico com acesso à nuvem"⁷.

Dessa forma, há muitos questionamentos sobre como será no futuro com a tecnologia quântica mais democratizada e em expansão. Esperemos, no entanto, que a corrida por inovação possa trazer mais paz e segurança do que perigos para a humanidade.

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1 Quantum - Wikipédia, a enciclopédia livre (wikipedia.org)

2  Quantum | Michaelis On-line (uol.com.br)

3 Fact Sheet: Does quantum computing put our digital security at risk? - Internet Society

4 Quantum secure communications (ukri.org)

5 European Quantum Communication Infrastructure (EuroQCI) | Shaping Europe's digital future (europa.eu)

6 EU budget: Commission proposes most ambitious Research and Innovation programme yet (europa.eu)

7 Russia reaches milestone on quantum computing roadmap - Inside Quantum Technology