Tatiana Azzi (NCS / CBPF)Teste com feixe de laser que será usado pela Rede Rio Quântica para conectar a UFF ao CBPFTatiana Azzi (NCS / CBPF)

Sobre a baía de Guanabara, no Rio de Janeiro, uma faixa contínua de laser verde percorre 6,8 quilômetros (km) até encontrar uma janela no terraço do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), no bairro carioca da Urca. A fonte da luz está localizada numa sala no alto do prédio do Instituto de Física da Universidade Federal Fluminense (UFF), na vizinha Niterói, do outro lado da baía. O laser é a parte mais visível do trabalho de implementação da primeira rede metropolitana experimental de comunicação baseada em propriedades da mecânica quântica do Brasil, a Rio Quântica.

Além da conexão aérea propiciada pelo feixe de fótons entre essas duas instituições, a rede tem quase 21 km de cabos de fibra óptica que interligam a Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), a Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-Rio), o CBPF e, em breve, o Instituto Militar de Engenharia (IME). Em implementação desde 2021, a rede está em fase de testes e instrumentalização e pretende utilizar a chamada criptografia quântica para transmitir dados de forma segura.

Na criptografia tradicional, em uso em celulares e computadores de todo o mundo, as informações são codificadas na forma de bits clássicos (uma sequência de 0 e 1) e transmitidas no mesmo canal que as chaves digitais empregadas para decodificá-las. Um bit é a menor unidade de informação que pode ser armazenada e transmitida. Pode representar apenas um desses dois valores possíveis: 0 ou 1.

A comunicação quântica trabalha com um análogo do bit clássico, o qubit, que pode assumir concomitantemente dois valores: ser 0 e 1 ao mesmo tempo. Essa propriedade, baseada no fenômeno quântico denominado superposição de estados, amplia as possibilidades da criptografia quântica e a torna quase inviolável. Um tipo particular de superposição é o emaranhamento, um recurso adicional utilizado na segurança de redes quânticas de comunicação. Por isso, essas redes são vistas como fundamentais para garantir a segurança de uma série de tarefas no futuro próximo, como a simples autenticação num aplicativo de banco ou mesmo a troca de mensagens sensíveis para fins de segurança nacional.

“A criptografia quântica não é usada para codificar um texto, mas, sim, para criar e transmitir as chaves que devem ser empregadas para que as mensagens possam ser lidas em segurança”, comenta o físico Antonio Zelaquett Khoury, coordenador da Rio Quântica. A montagem da rede é uma operação sofisticada. Até o momento, os primeiros testes asseguram que pelo menos alguns canais de comunicação dentro da rede estão funcionando de forma satisfatória.

A UFRJ, a PUC-Rio e o CBPF já estavam conectados por cabos de fibra óptica graças a um investimento feito anos atrás pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (Faperj) e pela Rede Nacional de Ensino e Pesquisa (RNP) do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI). Como havia fibras ociosas dentro dessa rede, elas foram cedidas para uso da Rio Quântica. Dois pares de fibras partem da PUC-Rio, um para o CBPF e o outro para a UFRJ (ver mapa abaixo). O canal com o CBPF funciona bem, mas o da UFRJ apresenta sinal fraco e precisará de correção. A ligação entre o CBPF e o IME, última instituição a entrar no projeto, está em fase final de implementação. A distância entre ambas é de apenas 800 metros. Além da ligação por fibra óptica, está prevista para ser instalada ainda neste ano uma conexão extra, via laser pelo ar, entre o CBPF e o IME.