Pesquisa na UFF envia fótons por 7 km na Baía de Guanabara

Pesquisadores realizaram um teste óptico entre Niterói e a capital do Rio de Janeiro para avaliar a preservação de propriedades quânticas ao ar livre em 20 de agosto de 2026, com foco em futuras redes de transmissão segura. O teste funcionou.

Integrantes da Universidade Federal Fluminense, a UFF, produziram pares de partículas luminosas associadas que conservaram sincronia mútua durante um trajeto de 7 quilômetros pela atmosfera sobre a Baía de Guanabara. O trajeto começou no campus universitário fluminense e terminou no bairro da Urca, onde fica a base receptora.

“A comparação entre as duas detecções mostrou um número de correlações temporais muito superior ao que poderia ocorrer por acaso”, afirmou o professor Antonio Zelaquett Khoury, do Instituto de Física da UFF e responsável pela coordenação do projeto Rede Rio Quântica financiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo, a FAPESP.

Os dados coletados indicam que os feixes mantiveram a ligação física mesmo sob a instabilidade térmica e o vento característicos da região litorânea fluminense. Esse avanço fortalece o plano de construir canais abertos de dados.

O fenômeno físico em análise une características de partículas separadas no espaço, permitindo a geração de códigos criptográficos invioláveis porque qualquer tentativa externa de espionagem desfaz a conexão original e denuncia a invasão aos operadores.

“A demonstração de que o emaranhamento sobrevive a quilômetros de propagação pela atmosfera poderá abrir caminho para a construção de redes quânticas em espaço livre, inclusive aquelas capazes de conectar estações terrestres a satélites”, explicou Khoury.

O doutorando André Luiz da Silva Santos Junior montou o emissor com apoio financeiro concedido pela FAPESP no Instituto de Física da UFF.

Mais sobre o assunto: Físicos comprovam a impossibilidade do laser de neutrinos em pesquisa disruptiva

“O resultado decisivo aparece quando os registros dos dois detectores são comparados. Como um dos fótons é detectado praticamente junto à fonte e o outro precisa atravessar a baía, há um pequeno intervalo de cerca de 20 microssegundos entre as duas detecções, correspondente essencialmente ao tempo de viagem do segundo fóton. É imediatamente após esse intervalo que aparece um pico pronunciado de coincidências”, relatou Santos Junior.

Os aparelhos registraram 7 mil eventos simultâneos acumulados em 5 segundos de emissão contínua em trajeto horizontal. Esse percurso rente à água exige mais estabilidade técnica do que trajetos verticais voltados ao espaço, onde o ar rarefeito reduz a perda de sinal óptico provocada por partículas suspensas e vapor.

A experiência utilizou radiação eletromagnética gerada pela incidência de um laser violeta de 405 nanômetros sobre uma peça cristalina não linear.

Materiais ópticos dessa categoria alteram a frequência original recebida e dividem um feixe energético em dois feixes derivados quando a intensidade luminosa interage com a estrutura atômica interna.

A técnica converteu a energia inicial em dois componentes de frequências menores denominados sinal e complementar, cujos parâmetros de propagação guardam relação direta com o fóton de bombeamento original.

“O cristal utilizado foi escolhido justamente para aumentar a produção desses pares. A geração é um processo cumulativo: quanto maior o percurso da luz no material, maior a probabilidade de ocorrer a conversão. E mais brilhante torna-se a fonte, no sentido de que mais pares ela gera. A arquitetura com um cristal longo foi escolhida pelo André justamente para maximizar a geração de pares”, disse Khoury.

No mesmo tema: Vera Fischer encanta em passeio náutico no Rio com amigos

A equipe calculou as perdas esperadas no ambiente externo antes de instalar a estrutura definitiva. “Para vencer a perda que inevitavelmente teríamos, precisávamos gerar muitos pares. Assim, pesquisamos diferentes configurações até chegar à arquitetura utilizada na fonte”, disse Santos Junior.

Diferença técnica entre emissão conjunta e conexão quântica

Partículas geradas em um mesmo processo físico não estabelecem necessariamente o vínculo quântico coletivo que define o emaranhamento.

O equipamento projetado por Santos Junior buscou alinhar o campo elétrico da luz para gerar estados combinados nas posições horizontal e vertical do espectro luminoso.

“O emaranhamento em polarização já foi demonstrado quando os dois fótons são medidos localmente, na UFF. O desafio agora é demonstrar que esse emaranhamento se mantém quando um dos fótons sobrevoa a Baía de Guanabara”, detalhou Khoury.

O pesquisador afirmou que a identificação das partículas sincronizadas eliminou a principal barreira do estudo, viabilizando o refinamento posterior das medições.

“Sem os sinais, não teríamos como testar nada. A partir do momento em que temos a comprovação de que estamos realmente observando um par de fótons gêmeos, um detectado na UFF, o outro a 7 quilômetros de distância, podemos começar a trabalhar na melhoria da qualidade do sinal e buscar a evidência do emaranhamento”, afirmou o coordenador.

Saiba mais: Roubo de moto aquática na Baía de Guanabara afeta família e liga alerta para novos casos

A etapa seguinte exige medições polarimétricas no ponto receptor para averiguar se o estado conjunto permaneceu inalterado após a travessia dos 7 quilômetros.

Desafios técnicos na propagação atmosférica do sinal luminoso

Ensaios prévios com feixes convencionais de laser revelaram que o canal atmosférico entre o município de Niterói e a Urca altera o foco do sinal, mas preserva a polarização da luz com taxas elevadas.

“Nos testes realizados por nosso grupo, diferentes estados de polarização foram transmitidos através da baía e recuperados com fidelidade superior a 99%. Isso sinalizou para nós que a polarização era a melhor propriedade para codificar informação nos fótons”, afirmou Khoury.

O alinhamento dos aparelhos exigiu um mecanismo mecânico automático que corrige desvios causados pelo vento e pela oscilação de temperatura por meio de motores associados a uma câmera guia instalada na base do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas, o CBPF.

A montagem contou com Amanda Kronhardt Fritsch, pós-doutoranda com bolsa da FAPESP, e Marcos Gil de Oliveira, bolsista do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, o CNPq, além dos estudantes Altilano Cristino Barbosa e Iury Prego Grego Correa.

Os receptores em Niterói e no CBPF foram cronometrados por sistemas de posicionamento por satélite para assegurar a precisão das leituras temporais.

“A taxa de transmissão das informações pela internet convencional era insuficiente para o registro adequado das coincidências em tempo real. O problema foi resolvido com a instalação de um enlace de rádio dedicado entre as duas estações pela empresa MLS Wireless, cujo CEO, Rogério Passy, foi meu colega de pós-graduação na PUC-Rio nos anos 1990 e possui longa experiência em comunicação óptica”, disse Khoury, que também citou o apoio do professor Rafael Ferreira Pinto do Rego Barros, do Instituto de Física da Universidade de São Paulo, o IF-USP.

O excesso de pulsos coincidentes medido em 20 de agosto de 2026 coincidiu com os 60 anos da Sociedade Brasileira de Física, data em que os equipamentos confirmaram a recepção conjunta das partículas na Baía de Guanabara.