Convidamos você a explorar o fascinante mundo da mecânica quântica e suas tecnologias, com base no que aprendemos em entrevistas com físicos brasileiros. Começamos com uma breve história do nascimento da mecânica quântica e a explicação de alguns de seus conceitos fundamentais. Em seguida, mostramos como as tecnologias quânticas já fazem parte do nosso cotidiano. Apresentamos também as propriedades quânticas essenciais para a nova geração de tecnologias. Na sequência, explicamos quais são essas tecnologias — computação, comunicação e sensores quânticos — e de que forma pesquisadores brasileiros têm contribuído para seu desenvolvimento. Abordamos ainda os planos mais recentes para o futuro das tecnologias quânticas no Brasil, com destaque para o estado de São Paulo, onde uma nova geração de pesquisadores tem se dedicado a essa área promissora. Por fim, apresentamos as perspectivas de cientistas brasileiros sobre o futuro da área no país.
De acordo com uma estimativa de 2001 feita pelos físicos Max Tegmark e John A. Wheeler, cerca de um terço do produto interno bruto (PIB) dos Estados Unidos estava ligado a inovações tecnológicas baseadas na mecânica quântica. Atualmente, com a onipresença de computadores, telefones celulares e outros dispositivos eletrônicos, é provável que a contribuição da mecânica quântica para o PIB mundial seja ainda maior.
O Ano Internacional da Ciência e Tecnologia Quânticas, proclamado pela UNESCO, celebra os cem anos da formulação completa da teoria da mecânica quântica. Esse marco histórico ocorreu por volta de 1925, quando o físico alemão Werner Heisenberg (1901–1976) e o físico austríaco Erwin Schrödinger (1887–1961) desenvolveram, de forma independente, duas formulações distintas da teoria quântica, que mais tarde se mostraram matematicamente equivalentes. Desde então, a mecânica quântica foi testada e comprovada de inúmeras maneiras, tornando-se a base para o desenvolvimento de diversas áreas da física e da química.
No entanto, a história da física quântica não começou em 1925. Seu desenvolvimento teve início cerca de 25 anos antes, com a descoberta de uma série de fenômenos que a física clássica não conseguia explicar.
Nas últimas quatro décadas, os físicos desenvolveram teorias e experimentos que lhes permitiram manipular átomos e partículas de luz individualmente. Esses avanços possibilitaram a confirmação de propriedades peculiares previstas pela mecânica quântica, como o emaranhamento quântico. Mais do que isso, o controle preciso do emaranhamento e de outras características quânticas está abrindo caminho para o desenvolvimento de novas tecnologias: a computação, a comunicação e o sensoriamento quânticos.
A computação quântica tem o potencial de realizar cálculos praticamente impossíveis para os computadores tradicionais. Muitos pesquisadores preveem que, em mais alguns anos, computadores quânticos serão capazes de simular o comportamento da matéria em escala atômica e molecular com uma precisão sem precedentes, o que pode abrir caminho para a descoberta de novos fármacos, fertilizantes e materiais mais eficientes para a conversão de energia solar. Enquanto isso, esses novos computadores já estão sendo usados para resolver problemas em áreas diversas, como finanças e logística.
Por sua vez, a comunicação quântica promete conectar os computadores quânticos, formando uma futura internet quântica. Além disso, essa tecnologia já permite criar canais de comunicação à distância para troca de mensagens totalmente sigilosas e à prova de espionagem.
Finalmente, a tecnologia dos sensores quânticos permite medições ultrassensíveis de propriedades físicas, como aceleração e campos magnéticos, com potencial para revolucionar diagnósticos médicos, a indústria e a agricultura.
Para desenvolver essas novas tecnologias quânticas, há cerca de 25 anos pesquisadores de todo o mundo, especialmente nos países desenvolvidos, como Estados Unidos, China, Reino Unido e membros da União Europeia, vêm colaborando com gigantes da tecnologia, como IBM e Google, além de startups inovadoras. Uma estimativa do governo britânico sugere que o valor do mercado global dessas tecnologias quânticas emergentes já ultrapassa um trilhão de dólares.
Um levantamento da empresa britânica Qureca mostra que, em 2025, todas as iniciativas públicas e privadas ao redor do mundo para o desenvolvimento de tecnologias quânticas devem totalizar cerca de 44 bilhões de dólares em investimentos. A China lidera esse esforço global com 15 bilhões de dólares, seguida pelos Estados Unidos (7,7 bilhões) e pelo Reino Unido (4,3 bilhões).
No mesmo levantamento, o Brasil aparece como o único país da América Latina com investimentos significativos na área. O relatório cita a Empresa Brasileira de Pesquisa e Inovação Industrial (Embrapii), órgão do governo federal que destinou 60 milhões de reais à criação, em dezembro de 2023, do Quantum Industrial Innovation (QuIIN) — o Centro de Competência Embrapii e Campus Integrado de Manufatura e Tecnologias (CIMATEC) do Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial (SENAI), sediado em Salvador, Bahia.
O documento, porém, não menciona outras duas grandes iniciativas brasileiras. Em junho de 2023, começou a ser instalado o Laboratório de Tecnologias Quânticas do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), na cidade do Rio de Janeiro, com previsão de início das operações ainda em 2025. O projeto recebeu 30 milhões de reais em investimentos da Financiadora de Estudos e Projetos (Finep), a Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (Faperj), a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), o Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e a Petrobrás. Já em abril de 2024, a Fapesp lançou o Programa Fapesp em Tecnologias Quânticas (QuTIa), com previsão de investir 150 milhões de reais, ao longo de cinco anos, em pesquisas voltadas ao desenvolvimento de tecnologias quânticas.
Serão esses investimentos suficientes para alçar o Brasil a uma posição de liderança global na corrida pelas tecnologias quânticas? Em que estágio se encontram as pesquisas científicas brasileiras com potencial de impactar esse setor?
Para responder a essas perguntas, a equipe de divulgação científica do ICTP-SAIFR conversou com 25 pesquisadores brasileiros de diversos estados do país. Reconhecidos internacionalmente como lideranças na área, eles atuam direta ou indiretamente no desenvolvimento de tecnologias quânticas
De todas as entrevistas, uma conclusão se destacou: o Brasil conta com um quadro de pesquisadores altamente capacitados, que produzem ciência em nível internacional. Ao mesmo tempo, as tecnologias quânticas de segunda geração ainda estão em fase inicial de desenvolvimento. Com mais investimentos em infraestrutura para pesquisa básica e aplicada — incluindo o fomento à criação de startups e à formação de engenheiros — o país tem potencial para desenvolver tecnologias quânticas de ponta e se tornar uma referência mundial.
Reportagem: Ana Luiza Sério (ICTP-SAIFR), Malena Stariolo (ICTP-SAIFR), Yama Chiodi (ICTP-SAIFR);
Consultoria Científica: Daniel Stariolo (IF-UFF);
Edição: Malena Stariolo (ICTP-SAIFR).
