Comunicação quântica e satélites: segurança da informação em escala global

comunicação quântica

A comunicação quântica é um tema que vem se destacando nos últimos tempos porque ela representa uma revolução na maneira como a segurança da informação é tratada. Esse tipo de comunicação oferece métodos de transmissão de dados que são teoricamente invioláveis, algo fundamental em um mundo no qual a informação é considerada um dos ativos mais importantes para as nações e as sociedades.

O que garante essa segurança, é o fato de que a comunicação quântica se baseia em princípios da mecânica quântica para transmitir informações, abrangendo diversas tecnologias e protocolos, entre eles, a Distribuição de Chaves Quânticas (QKD).

A QKD baseia-se nas propriedades quânticas das partículas, como fótons, para transmitir chaves criptográficas, sendo que a inviolabilidade é obtida a partir da utilização de dois princípios quânticos fundamentais. O primeiro é o Princípio da Incerteza de Heisenberg. Este princípio diz que é impossível medir simultaneamente a posição e o momento de uma partícula com precisão arbitrária. Na QKD, isso implica que qualquer tentativa de interceptação altera o estado quântico dos fótons, detectando a presença de um intruso.

O segundo princípio é o do Entrelaçamento Quântico: quando duas partículas estão entrelaçadas, o estado de uma partícula é instantaneamente correlacionado com o estado da outra, independentemente da distância entre elas. Isso é usado para criar correlações seguras entre as chaves criptográficas nos dois pontos de comunicação.

Os satélites no ecossistema da comunicação quântica

Os satélites para comunicações quânticas representam uma extensão inovadora das tecnologias de Distribuição de Chaves Quânticas (QKD) ao espaço. Sua grande contribuição é permitir a transmissão segura de informações em longas distâncias, em escala global, superando as limitações impostas pela atenuação em fibras óticas terrestres, que sofrem perdas significativas de sinal em longas distâncias.

Os satélites podem, por exemplo, estabelecer canais seguros entre continentes, facilitando a QKD entre pontos distantes, que de outra forma não seriam possíveis. Dessa forma, ele mitigam as limitações impostas pela necessidade de repetidores quânticos nas comunicações terrestres.

No entanto, ainda existem alguns desafios para a comunicação quântica por satélite, como a necessidade de tecnologia de ponta, incluindo lasers altamente precisos, detectores de fótons de alta eficiência e sistemas de rastreamento e apontamento de extrema precisão. Além disso, na comunicação quântica, os satélites operam em um ambiente hostil, com radiação cósmica e temperaturas extremas que podem afetar os equipamentos sensíveis utilizados para QKD. Outro desafio são os custos para o desenvolvimento e o lançamento de satélites de comunicações quânticas, que são elevados, exigindo investimentos significativos em pesquisa e desenvolvimento.

As implementações pelo mundo

Apesar dos desafios, várias implementações estão sendo realizadas. Entre os exemplos está o primeiro satélite de comunicação quântica, Micius, lançado pela China em 2016. O satélite demonstrou o uso da tecnologia QKD em longas distâncias e estabeleceu um recorde para a distância de transmissão de dados. Na época, o satélite conseguiu compartilhar dados entre a China e a Áustria. Agora, a China planeja novos satélites de comunicação de última geração, em órbitas mais altas do que o Micius (500 km). Esses novos satélites terão uma visão maior da Terra e serão visíveis pelas estações terrenas por mais tempo.

Outro exemplo de aplicação da comunicação quântica por satélite é a iniciativa Europe’s Quantum Communication Infrastructure (EuroQCI), uma infraestrutura de comunicação quântica que está sendo desenvolvida pela União Europeia, com o objetivo de criar uma rede segura pan-europeia. A infraestrutura deverá abranger toda a União Europeia, incluindo os seus territórios ultramarinos. A Comissão Europeia está trabalhando com os 27 Estados-Membros da UE e com a Agência Espacial Europeia (ESA) para conceber, desenvolver e implantar a EuroQCI, que será composta por um segmento terrestre baseado em redes de comunicações de fibra ótica, que ligam sítios estratégicos a nível nacional e transfronteiriço, e um segmento espacial baseado em satélites. Um exemplo é o projeto Caramuel, que visa o desenvolvimento, lançamento e operação da primeira implementação do sistema QKD a partir de órbita geoestacionária. A EuroQCI salvaguardará dados sensíveis e infraestruturas críticas, integrando sistemas de base quântica nas infraestruturas de comunicação existentes. Será um dos principais pilares da estratégia de Cibersegurança da UE para as próximas décadas.

Além disso, diversas universidades e instituições de pesquisa no Brasil e ao redor do mundo estão explorando novas técnicas e tecnologias para melhorar a comunicação quântica. Outra iniciativa para viabilizar o avanço das tecnologias quânticas no Brasil é o investimento de R$ 60 milhões da EMBRAPII (Empresa Brasileira de Pesquisa e Inovação Industrial) para a criação do Centro de Competência EMBRAPII em Tecnologias Quânticas. O Senai Cimatec, de Salvador, BA, foi selecionado para liderar nacionalmente a iniciativa. Os recursos investidos são originários do Programa de Parceria de Investimentos (PPI) IoT/Manufatura 4.0, do Ministério da Ciência e Tecnologia e Inovação (MCTI).

Os satélites representam um passo significativo na evolução da QKD. Assim como é a única tecnologia que consegue levar conexão a todos os lugares do planeta, só os satélites permitirão a transmissão segura de dados em escala global.

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