Física quântica atinge precisão inédita na localização de partículas

Pesquisadores do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) demonstraram, pela primeira vez, a Verificação de Posição Quântica (QPV), que autentica localização física usando mecânica quântica.
O experimento envolveu três participantes: dois verificadores e um provador. Os verificadores enviaram informações clássicas e metade de um par de fótons emaranhados ao provador, que respondeu; a equipe analisou tempo de resposta e correlações quânticas para confirmar a posição.
O ensaio ocorreu com os verificadores a 195 metros entre si e o provador a 92,8 metros de um deles; os sinais viajaram em cabos capazes de transmitir a 86% da velocidade da luz, com cerca de 250 mil tentativas por segundo.
Dois cenários foram testados: protocolo básico alcançou 96,5% de taxa de sucesso em 232 execuções; protocolo estendido atingiu 99,0% em 103 execuções.
A localização certificada ficou 4,53 vezes menor em volume e 2,47 vezes mais precisa em uma dimensão em comparação a protocolos clássicos, abrindo caminhos para aplicações em transações, infraestruturas críticas e contratos digitais.

Físicos do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos EUA (NIST) apresentaram pela primeira vez uma verificação de posição quântica, capaz de autenticar a localização física de um participante usando a mecânica quântica. O experimento ocorreu nas instalações do NIST, nos EUA, envolvendo três participantes: dois verificadores e um provador.

Verificar posição significa confirmar que a resposta só poderia vir de um ponto específico no espaço e tempo. Ao contrário da criptografia clássica, sinais não podem ser interceptados, copiados ou manipulados para fingir outra localização com segurança total, segundo a física.

Como funciona

O protocolo envolve dois verificadores A e B e um provador P. A e B enviam bits clássicos ao provador enquanto A envia metade de um par de fótons emaranhados, mantendo a outra metade. P mede o fóton recebido e devolve o resultado, que é checado pela rapidez e pelas correlações quânticas por meio de um teste de Bell.

O segredo está na independência de dispositivo: a segurança não depende de hardware específico. As correlações observadas validam a localização, sem depender de suposições sobre os equipamentos do provador.

Resultados do experimento

Os verificadores ficaram a 195 m e P a 92,8 m de um deles. Cabos coaxiais com 86% da velocidade da luz e células de Pockels permitiram mudanças rápidas de configuração. O sistema realizou cerca de 250 mil tentativas por segundo.

Foram testados dois cenários. No protocolo básico, 232 execuções tiveram 96,5% de sucesso; no protocolo estendido, 103 execuções atingiram 99,0%. Em ambos, a área de localização certificada saiu 4,53 vezes menor que o melhor protocolo clássico e com 2,47 vezes mais precisão em uma dimensão.

Implicações futuras

O estudo aponta uma nova forma de autenticação, baseada em leis físicas, com aplicações potenciais em transações financeiras, infraestrutura crítica e contratos digitais. Por não depender de confiança no hardware, o protocolo pode funcionar mesmo em sistemas potencialmente comprometidos.