FAPESP pretende impulsionar o desenvolvimento de tecnologias quânticas no Brasil

Fundação lança programa voltado a acelerar a criação, formar recursos humanos e estimular a liderança científica e tecnológica do Estado de São Paulo e do Brasil na área que tem potenciais impactos em setores como o de saúde, agricultura, comunicação e computação

Elton Alisson  |  Agência FAPESP – Foi lançado na última quarta-feira (11/12) o programa FAPESP em Tecnologias Quânticas (QuTIa) – acrônimo em inglês de Quantum Technologies Initiative.

Com recursos da ordem de R$ 31 milhões durante um período inicial de cinco anos, a iniciativa visa acelerar o desenvolvimento, formar recursos humanos e impulsionar a liderança científica e tecnológica do Estado de São Paulo e do Brasil em tecnologias quânticas. Trata-se de um novo campo da física e da engenharia que visa promover aplicações práticas de propriedades da mecânica quântica, como a superposição e o emaranhamento, em áreas como sensoriamento, comunicação e computação. O programa também tem os objetivos de estimular a criação de startups e atrair investimentos e talentos globais na área para a região.

“Além dos programas tradicionais de pesquisa mantidos pela FAPESP em áreas como biodiversidade, bioenergia e mudanças climáticas, decidimos que deveríamos lançar alguns novos desafios para a comunidade de pesquisa do Estado de São Paulo. Isso resultou no lançamento de iniciativas recentes voltadas a temas como inteligência artificial, pesquisa sobre o Atlântico Sul e a Antártida e, agora, sobre tecnologias e ciência quânticas”, disse Marco Antonio Zago, presidente da FAPESP, na cerimônia de lançamento do programa.

De acordo com o dirigente, um dos fatores que motivaram a criação do QuTIa foi um documento com recomendações (white paper), publicado em 2020 por pesquisadores paulistas, em que resumiram a situação do Brasil e, especialmente do Estado de São Paulo, em relação às tecnologias quânticas.

No documento, os pesquisadores sublinharam que os potenciais impactos das tecnologias quânticas são vastos, abrangendo desde sensores para saúde, biologia e agricultura, até segurança cibernética em comunicações, bem como potenciais vantagens na resolução de problemas computacionais complexos por meio da computação quântica. “Eles sugeriram que a FAPESP deveria lançar um programa sobre o tema”, disse Zago.

O mercado global para várias tecnologias quânticas já existentes, liderados pela fotônica, semicondutores e segurança cibernética, é estimado em mais de US$ 1 trilhão. Os investimentos mundiais em pesquisa e desenvolvimento (P&D) na área já atingiram a marca de US$ 42 bilhões. Em alguns países superam os realizados em inteligência artificial e estão voltados para tecnologias quânticas de segunda geração, abrangidas pelo sensoriamento remoto, comunicação e computação quânticas.

“Todas essas vertentes de tecnologias quânticas de segunda geração exploram propriedades quânticas da matéria descobertas ao longo do século 20 e já foram demonstradas em laboratório em alguma escala. Acreditamos que essa iniciativa do QuTIa de promover o desenvolvimento de um ecossistema de tecnologias quânticas é o caminho mais curto e razoável para conseguirmos conquistas científicas e inovações impulsionadas pelas tecnologias quânticas”, disse Gustavo Wiederhecker, professor do Instituto de Física Gleb Wataghin da Universidade Estadual de Campinas (IFGW-Unicamp) e coordenador do programa.

Competição global

Segundo Wiederhecker, hoje na competição global para desenvolver computadores quânticos diversos países estão impondo restrições para controlar a exportação não apenas de computadores, mas também de tecnologias usadas para construir essas máquinas. “Chamo isso de embargo quântico”, disse. Por isso, na avaliação dele, é fundamental que o Brasil também invista no desenvolvimento de soluções próprias e estabeleça alianças para abordar os desafios nessa área.

“Esse é um tópico novo em todos os lugares do mundo. Precisamos entender como podemos nos posicionar como nação para abordar algumas dessas preocupações, prevalecendo os nossos interesses”, avaliou.

Em palestra on-line durante o evento, Chris Monroe, professor da Duke University, dos Estados Unidos, também apontou que a computação quântica está entrando em um estágio de desenvolvimento que demanda maior participação de empresas para viabilizar a tecnologia.

“Estamos entrando em uma fase de engenharia neste campo em que a indústria realmente tem de se envolver”, avaliou o pesquisador que é cofundador da IonQ – uma empresa de hardware e software de computação quântica, sediada no College Park em Maryland, nos Estado Unidos.

“Não está claro como essas tecnologias de computação quântica vão se desenrolar, mas pode ficar evidente que as empresas que fabricam computadores comuns talvez não sejam as empresas certas para fabricar esses novos computadores”, disse Monroe.

O Brasil tem investido na formação de pesquisadores em tecnologias quânticas que nos últimos 20 anos, no âmbito dos Institutos do Milênio e  dos Institutos Nacionais de Ciência eTecnologia (INCTs), exploraram uma diversidade de tópicos, com maior concentração em informação quântica, avaliou Wiederhecker.

Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs) lançados nos últimos anos pela FAPESP, como o Centro de Pesquisa em Óptica e Fotônica (CePOF), sediado na Universidade de São Paulo (USP), campus de São Carlos, também têm contribuído para estabelecer grupos fortes de pesquisa sobre o tema no Estado de São Paulo.

Entretanto, a abrangência e o volume de recursos desses programas ainda são limitados e, em algum grau, são pulverizados, o que tem permitido o avanço da ciência quântica básica, de menor custo, e são insuficiente para fomentar o desenvolvimento de dispositivos quânticos, que requerem investimentos maiores, ponderaram participantes do evento.

“O lançamento do programa QuTIa pela FAPESP está alinhado às iniciativas do governo federal de promover o desenvolvimento econômico e social sustentável e inclusivo. Nesse contexto, as tecnologias quânticas se destacam pelo potencial de revolucionar setores como comunicação, computação e metrologia”, disse Ulisses Rocha, secretário de ciência e tecnologia para transformação digital do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI), que participou do evento on-line.

Atração de talentos

Uma das primeiras ações para a constituição do programa QuTIa foi o lançamento de uma chamada de propostas pela FAPESP, em abril deste ano, com o objetivo de trazer ao Brasil até cinco pesquisadores, em início de carreira, com atuação destacada em suas áreas.

Um deles foi o físico colombiano Hans Marin Florez, vinculado à Universidade Federal do ABC (UFABC). O pesquisador e colaboradores pretendem desenvolver o primeiro magnetômetro atômico do país, em diferentes escalas de tamanho, combinando o sensor com luz comprimida produzida por um oscilador paramétrico óptico (OPO) atômico – uma fonte de luz que produz dois feixes luminosos emaranhados – para melhorar a leitura de um tipo de fonte de luz quântica.

“Isso tem muitas aplicações em diferentes áreas, como a da saúde, para o estudo da função cerebral, mas também para detecção de objetos metálicos, de defeitos de fabricação de baterias sem uso de raios X e, mais recentemente, em comunicação, por meio do uso de sensores magnéticos”, explicou Florez, que participou do evento on-line.

Já o pesquisador Amilson Fritsch, do Instituto de Física da USP de São Carlos, quer construir uma armadilha de íons, com aplicação em computação quântica e para aumentar a precisão de medições.

“A máquina poderá ser usada para diferentes tipos de experimentos e um deles será para metrologia”, disse Fritsch.

O trabalho do físico Rodrigo Benevides, do Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IF-USP) também é voltado para aplicações na computação quântica. O pesquisador planeja criar com colaboradores um transdutor quântico modular de micro-ondas óptico. 

“Pretendemos construir um novo laboratório para a construção de sistemas de comunicação quântica projetados”, disse Benevides.

Por sua vez, o pesquisador Rafael Barros, também do IF-USP, irá estudar no âmbito de seu projeto estados quânticos com modos especiais e o físico Saimon Silva, do IFGW-Unicamp, se dedicará a elaborar fontes de fótons únicos de estado sólido para frequências de telecomunicações.

“O principal objetivo do projeto é desenvolver uma nova fonte única que opere no regime de telecomunicações”, disse Silva.

Próximos passos

Um dos próximos passos na constituição do programa QuTIa será o lançamento, no primeiro trimestre de 2025, de uma chamada conjunta entre a FAPESP e a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (Faperj) para financiar pesquisa colaborativa em tecnologias quânticas entre pesquisadores dos dois Estados.

Por meio da chamada, as duas instituições selecionarão até cinco propostas de pesquisadores em início de carreira e seniores.

“As propostas selecionadas poderão receber recursos de até R$ 6 milhões, divididos em partes iguais entre as duas instituições. Além disso, lançaremos uma chamada para constituição de consórcios colaborativos de pesquisa em tecnologias quânticas", antecipou Marcio de Castro, diretor científico da FAPESP.

Serão selecionados até três consórcios, que poderão receber recursos da ordem de R$ 10 milhões cada.

“Também estarão no escopo dessa chamada aplicações de defesa com tecnologias quânticas, que serão desenvolvidas em colaboração com pesquisadores de instituições militares, como o Exército, a Marinha e a Aeronáutica”, disse Wiederhecker.