Acabou de ter lugar, a 10 e 11 de Fevereiro, no Gana, a cerimónia de encerramento do Ano Internacional da Ciência e Tecnologia Quântica, declarado pela ONU para 2025. Realizaram-se mais de 1300 eventos, em mais de 80 países, em todos os continentes, numa mobilização global excecional em torno de um tema científico.
Porquê 2025? Para assinalar o nascimento da Mecânica Quântica (MQ), a teoria da Física que descreve a natureza à escala dos átomos e das partículas que os constituem, criada por jovens cientistas nos anos 20 do séc. XX. A MQ fez 100 anos, porém continua a ser a base de uma parte crescente da economia e da ciência do futuro. A aprovação deste Ano Internacional pela ONU sinaliza que compreender os átomos, que escapavam à observação direta, gerou tecnologias impactantes. A tecnologia quântica já não é apenas Física, é infraestrutura estratégica.
Da disrupção teórica às revoluções quânticas
Segundo memórias (talvez romanceadas) do físico Werner Heisenberg, em 1925, na ilha de Helgoland, no Mar do Norte, trabalhou de forma intensa, isolado, com febre dos fenos e sob medicação. Baseou-se em resultados experimentais das frequências da luz emitida pelos átomos, que variava por saltos discretos (quantizados). Um átomo parecia passar de um estado de energia para outro sem atravessar o contínuo das energias intermédias. Heisenberg abandonou então o conforto da física clássica e ousou afirmar que, à escala atómica, trajetórias com posição e velocidade simultaneamente bem definidas em cada instante não fazem sentido.
Com contributos decisivos de muitos outros cientistas, consolidou-se um edifício teórico que ainda hoje dá dividendos. A MQ tornou possível criar materiais e dispositivos que beneficiam a sociedade e contribuem para a sustentabilidade.
Semicondutores e transístores estão nos telemóveis, computadores, eletrodomésticos, robótica, painéis solares e inversores eólicos. Sustentam também a computação que treina e executa modelos de inteligência artificial (IA). Por sua vez, a IA promete acelerar a descoberta de fármacos, materiais e baterias, e otimizar redes complexas, incluindo redes energéticas. Os semicondutores tornaram-se um tema de segurança internacional: a produção de chips avançados concentra-se em poucas empresas, e o abastecimento global é vulnerável a choques geopolíticos.
Há ainda os materiais supercondutores, lasers, ressonância magnética, energia nuclear, relógios atómicos para os sistemas GPS, internet através de fibra óptica. Na saúde, supercondutores permitem imagens de ressonância magnética com elevada resolução, nos transportes, possibilitam levitação magnética de comboios de alta velocidade e melhorias de eficiência.
Em 100 anos vivemos duas revoluções quânticas. A primeira usou efeitos quânticos de forma relativamente passiva, apostando na miniaturização até ao limite. Produziu a eletrónica da era digital tal como as conhecemos. A segunda é mais recente e mais ambiciosa: não se limita a aproveitar o que a natureza dá, cria e controla estados quânticos que não surgem espontaneamente, e são desenhados para funções específicas. Os dois princípios centrais da MQ, sobreposição e entrelaçamento, tornaram-se ferramentas: Um sistema quântico pode comportar-se como se explorasse alternativas em paralelo (ser 0 e 1 ao mesmo tempo). E duas partículas podem ficar correlacionadas de tal modo que a medição de uma em Lisboa fixa o resultado da outra em Sidney.
Estes princípios estão a ser explorados para novos paradigmas de tecnologias da informação: computação, comunicações, e sensores quânticos. A computação quântica promete ser muito mais rápida do que a supercomputação clássica, e mais eficiente do ponto de vista energético. As comunicações quânticas apontam para níveis mais elevados de privacidade e segurança. Os sensores quânticos abrem a expectativa de diagnóstico precoce de doenças. E começa a desenhar-se a internet quântica, capaz de interligar em rede estas tecnologias de informação quântica.
As Tecnologias Quânticas estão a atrair investimentos de muitas centenas de milhares de milhões de euros em investigação e inovação por todo o mundo. Algumas start-ups quânticas já atingiram o estatuto de unicórnio. Ainda é difícil prever exatamente quando as tecnologias da segunda revolução terão utilização prática; mas, do ponto de vista científico, não se conhecem obstáculos fundamentais ao seu desenvolvimento. Cabe aos especialistas definir expectativas realistas, baseadas em ciência e engenharia.
Qualquer tecnologia implica benefícios e riscos e exige escolhas. A desigualdade de acesso a plataformas de IA de empresas facilita a concentração de conhecimento e riqueza em algumas regiões e exige políticas para evitar assimetrias. E há o dilema energético e do acesso à energia com populações a competir com servidores de IA. A hiper-escala da IA exige muita energia, fala-se em 1000 TWh anuais para data centers (em comparação: Portugal consumiu em total dezenas de TWh em 2025). As tecnologias quânticas podem contribuir para o debate, com formas de energia nuclear de nova geração, maior eficiência dos algoritmos e hardware, segurança de servidores e da informação. Como na era das caravelas, o custo de não partir é maior do que o custo de errar a rota. Na Europa, é o momento de decidir.
A lição de um século de MQ é clara: a inovação tecnológica nasce de décadas de investimento paciente em investigação fundamental, articulada com inovação e em diálogo com a engenharia. Só com o domínio e investimento de todo o ciclo, incluindo industrialização e enquadramento ético e jurídico, a revolução quântica em marcha pode contribuir para um mundo mais inclusivo, justo e pacífico, trazendo soberania e autonomia com as vantagens científicas, tecnológicas, ambientais e económicas.
Professores do Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa
