Guoguang Quantum apresenta módulo de detecção de fótons únicos de 25 canais para leitura óptica de sistemas quânticos de milhares de qubits

O Instituto de Pesquisa da China Telecom, YOFC e ZTE concluíram a implementação do que eles chamam de primeira transmissão de dados bidirecional em tempo real em fibra óptica com mais de 1000 quilômetros, conforme anunciado pelo Instituto de Pesquisa da China Telecom em 2 de novembro, de acordo com fontes da IT Home e C114.

Em uma linha de 1007,48 km, os parceiros garantiram uma velocidade de 800 Gbps por comprimento de onda usando modulação PCS-16QAM na faixa estendida C+L, transmitindo sinais em ambas as direções através de um único cabo de fibra óptica, o que resultou em uma capacidade total de 128 Tbps. Essas três organizações colaboraram como construtoras conjuntas de um laboratório nacional chave.

Os parceiros anunciaram três conquistas significativas. Este experimento estabeleceu um recorde para a transmissão de dados unidirecional de ponto a ponto mais longa em tempo real em fibra óptica, mantendo uma margem de perda de pelo menos 3 dB em cada trecho e uma margem de relação sinal-ruído óptico (OSNR) de pelo menos 3 dB para suportar o sistema. Além disso, foi a primeira transmissão bidirecional em tempo real em uma única linha de fibra óptica em escala de 1000 km.

Embora os reflexos tenham reduzido o OSNR em um valor de 0,5 dB a 4 dB, a equipe acredita que isso prova a viabilidade de operações bidirecionais de longa distância. Por fim, foi construída a linha de fibra óptica mais longa na faixa estendida C+L, livre de absorção de linha de gás.

O último ponto diz respeito a um problema específico desta tecnologia. Como a luz na fibra de cavidade passa por um gás e não por vidro sólido, vestígios de dióxido de carbono e monóxido de carbono no núcleo podem absorver certos comprimentos de onda e degradar a transmissão. Para resolver esse problema, a equipe aprimorou o processo de fabricação para eliminar essas linhas de absorção em toda a faixa estendida C+L.

Em termos de equipamento, os parceiros dispensaram amplificadores de alta potência e utilizaram amplificadores comerciais com potência de saída padrão, ajustados ao perfil de perdas da fibra, para obter o melhor desempenho de um sistema 800G totalmente carregado. No nível do sistema, a pré-equalização leve no transmissor manteve a estabilidade do canal em toda a faixa. A equipe também desenvolveu um modelo ponta a ponta do impacto de reflexões e interferência intermodal na linha e testou um cenário extremo onde parte da faixa falha sem detectar perda de desempenho.

Os operadores estão mais interessados na latência. A luz na cavidade se move quase à velocidade do vácuo, cerca de 30% mais rápido do que na fibra de vidro tradicional, economizando cerca de 1,5 milissegundos em cada direção em uma rota de 1000 km. O anúncio não especificou o valor de latência medido. Até agora, a fibra de cavidade na China tem sido usada principalmente para conexões curtas, como entre centros de computação em Junwei, Ningsi, enquanto os clusters de computação no oeste frequentemente estão a mais de 1000 km da demanda no leste. A China Telecom declarou que o resultado obtido fornece uma base técnica prática para a criação de redes troncal de alta capacidade, longo alcance e baixa latência baseadas em fibra óptica.

A montagem dos computadores quânticos destinados à Paraíba tem início previsto para novembro, após a chegada das peças remanescentes dos equipamentos. Essa previsão foi confirmada pelo secretário estadual de Ciência e Tecnologia, Cláudio Furtado, no último sábado (24).

De acordo com o secretário, os componentes deverão chegar ao estado no dia 17 de novembro. Este recebimento será precedido pelo trâmite de desembaraço aduaneiro, que está programado para começar em 5 de novembro. Cláudio Furtado detalhou que, a partir de 5 de novembro, iniciará o desembaraço aduaneiro, e todo o restante das peças estará na Paraíba em 17 de novembro, momento em que o computador começará seu processo de preparação e montagem.

O projeto contempla a instalação de dois computadores quânticos no Centro de Computação Quântica da Paraíba (Ciquanta), localizado em João Pessoa. Estes equipamentos foram mencionados pelo presidente Luiz Inácio Lula da Silva (PT) durante o debate presidencial realizado com Flávio Bolsonaro (PL), transmitido pela TV Globo na sexta-feira (23).

Cronograma atualizado após previsão inicial

Inicialmente, em julho deste ano, o portal g1 havia informado que os primeiros computadores quânticos da América Latina seriam instalados na Paraíba ainda em 2026, com a expectativa de finalização da montagem até outubro. Contudo, o cronograma sofreu uma atualização. Cláudio Furtado esclareceu que agora se prevê que uma parte da estrutura do Ciquanta seja entregue no começo de dezembro.

Infraestrutura e obras para a tecnologia

Os dispositivos serão instalados nas dependências da Estação das Artes, em João Pessoa, local que está passando por modificações para acomodar a nova tecnologia. A estrutura requer condições ambientais muito específicas, tais como controle de temperatura, estabilidade ambiental e blindagem eletromagnética. Cláudio Furtado também assegurou que os trabalhos de infraestrutura estão em curso para garantir o cumprimento do cronograma de instalação, mencionando que a parte elétrica e lógica será finalizada naquela semana, e os aparelhos de ar-condicionado já estão prontos para concluir a instalação.

O escopo do projeto inclui dois computadores quânticos, com capacidades de 20 e 100 qubits, representando um investimento inicial estimado em cerca de R$ 150 milhões.

Funcionamento e requisitos de um computador quântico

Ao contrário dos computadores tradicionais, que trabalham com bits para processar dados, os computadores quânticos empregam qubits, que são unidades de informação fundamentadas nos princípios da Física Quântica. Esta tecnologia possui potencial para auxiliar em pesquisas e cálculos especializados em campos como logística, inteligência artificial, segurança cibernética e desenvolvimento de fármacos. É importante notar, porém, que isso não implica que sejam superiores aos convencionais em todas as atividades.

Os equipamentos demandam sistemas de resfriamento especializados. Conforme explicado por Cláudio Furtado, os chips precisam operar em temperaturas próximas ao zero absoluto, especificamente em torno de 10 milikelvin, o que equivale a aproximadamente -273 °C. Para atingir tal condição, será empregado um sistema de refrigeração utilizando hélio-3 e hélio-4, complementado por mecanismos de redundância para sustentar as condições operacionais necessárias.

Acesso para pesquisadores paraibanos

O acesso inicial a esses computadores será concedido a pesquisadores vinculados a instituições do estado da Paraíba, como a Universidade Federal da Paraíba (UFPB), a Universidade Federal de Campina Grande (UFCG) e o Instituto Federal da Paraíba (IFPB). Além disso, o projeto prevê a transferência de conhecimento tecnológico da empresa chinesa CETC para o Ciquanta, abrangendo temas como criogenia, sensores e sistemas operacionais. O objetivo maior é fomentar a capacitação de profissionais brasileiros para atuar com essa tecnologia e expandir as chances de desenvolvimento de novos equipamentos no Brasil.

A Huawei, em colaboração com a filial da China Telecom na província de Shaanxi, realizou a implantação comercial da tecnologia Massive MIMO de banda dupla 32T32R FDD nas linhas ferroviárias de alta velocidade Shu-Lan e Yinxi. Este equipamento opera simultaneamente nas frequências de 1,8 GHz e 2,1 GHz.

A Huawei afirma que este é o primeiro caso de uso comercial de Massive MIMO FDD em condições de ferrovia de alta velocidade na China. As redes ferroviárias de alta velocidade criam sérios desafios para a cobertura móvel devido à grande distância entre as torres, à velocidade dos trens de até 350 km/h e às perdas de penetração causadas pelos vagões metálicos.

A tecnologia Massive MIMO, que é mais frequentemente usada para aumentar a capacidade em áreas urbanas densamente povoadas, forma feixes mais estreitos em comparação com as antenas tradicionais de amplo feixe. A Huawei alega que essa forma de feixe é adequada para uma rota linear: os feixes podem ser direcionados ao longo dos trilhos, seguir o trem através das células e se adaptar para compensar o efeito Doppler, que poderia degradar a conexão.

A empresa destacou três aspectos chave do design para aplicação em ferrovias. Os feixes adaptativos são projetados para limitar os efeitos de desvio de frequência em alta velocidade. O rastreamento intercelular de feixes e o planejamento coordenado visam reduzir o número de trocas ao cruzar o trem múltiplas células. Além disso, os feixes de transmissão e os pilotos são ajustados para garantir cobertura linear, para que a energia permaneça no corredor e não se disperse em terrenos vazios.

De acordo com o comunicado, as medições realizadas no trecho de Yinxi em Shaanxi mostraram uma expansão da cobertura da célula em aproximadamente 200 metros após a modernização, um aumento de 24% na velocidade média do canal de subida 5G e um aumento na velocidade média do canal de descida de mais de 50%. Os indicadores de melhoria da experiência do usuário foram ainda mais pronunciados: a velocidade do canal de subida na borda da zona aumentou em 95%, e a velocidade do canal de descida em mais de 100%.

Embora o Massive MIMO FDD tenha servido por muito tempo como ferramenta para aumentar a capacidade em macrocélulas urbanas, o posicionamento de 32 transmissores e 32 receptores em um corredor de alta velocidade representa uma tentativa de aplicar este modelo de capacidade urbana a uma célula linear de movimento rápido. A Huawei e a Shaanxi Telecom apresentam a implementação em Shaanxi como uma rede comercial operacional, e não como um experimento de laboratório. Deve-se notar que todos os ganhos de cobertura e capacidade declarados são afirmações da empresa e da operadora desde o anúncio em outubro e não passaram por verificação independente.