Sediado no CNPEM, novo INCT em Dispositivos Quânticos inicia atividades

Iniciativa reúne pesquisadores de diversas instituições para impulsionar a pesquisa em dispositivos quânticos de primeira e segunda gerações.

O Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) iniciou as atividades de um novo Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Dispositivos Quânticos (INCT-DQ). A iniciativa tem o objetivo de impulsionar a pesquisa, a inovação científica, a formação de recursos humanos e a disseminação do conhecimento em dispositivos quânticos de primeira e segunda gerações. Para isso, a o INCT-DQ reúne 41 pesquisadores provenientes de 13 instituições científicas de cinco estados brasileiros. 

Coordenado pelo pesquisador e diretor do Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano/CNPEM), Rodrigo Capaz, o novo INCT irá desenvolver dispositivos quânticos em plataformas de estado sólido e fotônicas, com aplicações em computação, comunicação, metrologia e sensoriamento quântico.  

“O INCT DQ é resultado do histórico de iniciativas em Tecnologias Quânticas que vêm sendo desenvolvidas desde 2001, com o objetivo de estruturar e fortalecer redes de excelência científica e tecnológica na área. Nossa proposta é dar continuidade a esse legado e, assim, criar condições para que o país se destaque no desenvolvimento de soluções inovadoras em áreas estratégicas, como computação, metrologia, sensoriamento e comunicação segura”, afirma Capaz. 

A inciativa está entre os 121 novos institutos nacionais aprovados pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) no início de junho deste ano. O novo INCT em dispositivos quânticos receberá um total de cerca de 12 milhões de reais em recursos e 34 bolsas do CNPq, para o desenvolvimento de pesquisas e outras atividades relacionadas ao tema, ao longo de cinco anos. 

Dispositivos de estado sólido e dispositivos fotônicos 

Os esforços de pesquisa do INCT-DQ estão organizados em duas grandes áreas: dispositivos de estado sólido e dispositivos fotônicos. Na frente de estado sólido, o foco está no desenvolvimento de qubits de spin em silício e de dispositivos baseados em materiais bidimensionais (2D), como emissores de fótons únicos, memórias quânticas e sistemas optomecânicos.  

Já na área fotônica, o projeto investirá na criação de circuitos fotônicos integrados, dispositivos multimodo e estruturas em materiais avançados, como metamateriais e silício. Esses componentes serão aplicados em processadores ópticos quânticos, geração de números aleatórios baseados em fenômenos quânticos, distribuição de chaves criptográficas seguras e na investigação da vantagem quântica, conhecida como a capacidade de realizar tarefas computacionais inatingíveis por sistemas clássicos. 

Outro eixo do INCT-DQ será o desenvolvimento de sensores de altíssima precisão, baseados em princípios da mecânica quântica, capazes de superar os limites impostos por técnicas tradicionais. As pesquisas incluirão metodologias avançadas em óptica quântica, sistemas abertos, termodinâmica quântica, descoerência, emaranhamento e estimativas precisas de parâmetros físicos. 

 “Um dos avanços científicos esperados é a conexão entre os dois eixos do projeto. Um exemplo do potencial dessa integração é o trabalho do grupo da UFMG, que vem estudando, há vários anos, as propriedades quânticas de pares de fótons Stokes-anti-Stokes (SaS) gerados por espalhamento inelástico de luz em materiais transparentes, sobretudo no diamante. A expectativa é que esse tipo de pesquisa possa se articular com o desenvolvimento de dispositivos fotônicos, utilizando o espalhamento SaS como sonda das propriedades quânticas inerentes aos meios materiais.”, diz Carlos Monken,  professor da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) e um dos gestores responsáveis pelo INCT-DQ. 

Inovação, extensão e comunicação 

Para promover a integração da pesquisa científica com o mercado, o INCT-DQ possui uma coordenadoria adjunta que ficará responsável por identificar as demandas tecnológicas e oportunidades de aplicação em setores como agricultura, saúde e petroquímica, além de outras atividades de inovação.  

“É essencial que se considere a transformação do conhecimento em impacto socioeconômico e ambiental. A área de inovação do INCT-DQ vai buscar trazer a cultura da inovação para dentro do nosso trabalho de pesquisa e tentar identificar problemas da sociedade que nossas tecnologias podem resolver. A partir delas, vamos mapear possíveis aplicações e difundir a possibilidade de interação com empresas de grande porte que estão fazendo a inovação aberta, com startups de base tecnológicas e deeptechs.”, explica Newton Frateschi, responsável pelas ações de inovação do INCT e professor titular do Instituto de Física Gleb Wataghin, da Universidade Estadual de Campinas (IFGW/Unicamp). 

Além disso, as coordenações adjuntas de comunicação e extensão complementarão as atividades de CT&I do INCT, de forma a promover a integração da equipe e o transbordamento das ações das pesquisas para a comunidade da área e para a sociedade.  “Como somos um grupo grande e para um bom funcionamento dessa rede é fundamental para criar laços e manter a coesão entre os pesquisadores da equipe. A difusão de informação dentre os participantes é a principal ferramenta para aproximar pesquisadores de áreas e locais distintos e possivelmente fomentar colaborações envolvendo esses pesquisadores. Em suma, uma coordenação deste tipo garantirá o ‘esprit de corps’ da nossa INCT”,  afirma Fernando Nicácio, pesquisador da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), que junto com José Augusto Huguenin, da Universidade Federal Fluminense (UFF), coordena o eixo de comunicação do INCT-DQ.  

Na área de extensão estão previstos cursos de formação e atividades de divulgação científica, como eventos para professores de ensino básico e técnico, iniciativas de popularização da física quântica e apoio à realização de missões técnicas e intercâmbio com centros internacionais da área. O INCT também terá atenção especial à promoção da diversidade étnico-racial, de gênero e territorial na participação das atividades de extensão. 

“Percebemos a necessidade de consolidar uma comunidade nacional — tanto a atual quanto a futura — conectada aos desafios e oportunidades das tecnologias quânticas. Acreditamos que as ações de extensão e de popularização da ciência são fundamentais para aproximar o público do tema e para estimular novas gerações de pesquisadores a atuarem nesse campo. A pesquisadora do CNPEM, Ingrid Barcelos, e o pesquisador da UFABC, Luciano Cruz, além de desenvolver atividades científicas no INCT, auxiliarão o grupo nas ações de extensão e de gênero”, finaliza Rodrigo Capaz. 

O INCT-DQ adota o modelo de governança previsto para os institutos nacionais, com um Comitê Gestor formado por representantes de diferentes instituições de pesquisa. O grupo é composto por Carlos Henrique Monken (UFMG), Gustavo Silva Wiederhecker (Unicamp), Paulo Henrique Souto Ribeiro (UFSC) e Marcelo Paleólogo França Santos (UFRJ), que atuam em articulação com o coordenador geral do projeto, Rodrigo Capaz (CNPEM), no acompanhamento do projeto. 

Além do LNNano/CNPEM, o INCT-DQ reúne pesquisadores e infraestruturas do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS/CNPEM), da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), do Instituto D’Or de Pesquisa e Ensino, da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), do INMETRO, da PUC-Rio, do SENAI-CIMATEC, da Universidade Federal do ABC (UFABC), da Universidade Federal Fluminense (UFF), da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), do Instituto Federal do Rio de Janeiro (IFRJ) e da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).