Por David Nield
Publicado na ScienceAlert
Os esforços para construir uma Internet Quântica super rápida e segura estão progredindo constantemente, e os cientistas agora descobriram como uma parte importante dessa rede poderia funcionar: um switch integral que gerencia como os dados são transmitidos entre os usuários.
O switch recém-construído aborda uma das principais barreiras para a construção de uma Internet Quântica: a maneira como as informações são distorcidas e perdidas durante o trajeto. Essas informações são transferidas com fótons disparando através de redes de fibra óptica, mas, às vezes, eles se ‘perdem’ ao longo do caminho.
Ajustando a quantidade de dados que vai para cada usuário por meio de um sistema que seleciona e redireciona os comprimentos de onda da luz que transportam diferentes canais de dados, o switch programável pode lidar com um número crescente de usuários sem causar perda adicional de fótons.
“Mostramos uma maneira de fazer roteamento de comprimento de onda com apenas um equipamento – um switch seletivo para comprimento de onda – a fim de, em princípio, construir uma rede de 12 a 20 usuários, talvez até mais”, disse o engenheiro Andrew Weiner da Universidade de Purdue, Indiana (EUA).
“Abordagens anteriores exigiam a troca física de dezenas de filtros ópticos fixos ajustados para comprimentos de onda individuais, o que tornava a capacidade de ajustar as conexões entre os usuários praticamente inviável e a perda de fótons mais provável”.
O switch elimina a necessidade de adicionar esses filtros sempre que algum novo usuário desejar fazer logon na rede quântica, já que o switch cuida do direcionamento dos dados – reduzindo os custos operacionais e de manutenção, bem como melhorando a eficiência.
Melhor ainda, o switch pode ajustar a largura de banda de acordo com as necessidades específicas do usuário – atendendo ao equivalente quântico de alguém transmitindo vídeo 4K e outra pessoa apenas verificando seus e-mails.
Se vamos construir e aumentar as redes quânticas no futuro, precisamos descobrir como distribuir o emaranhamento, o conceito central da física quântica – partículas que estão inextricavelmente ligadas umas às outras à distância.
“Quando as pessoas falam sobre uma Internet Quântica, é essa ideia de gerar emaranhamento remotamente entre duas estações diferentes, como entre computadores quânticos”, dissse o estudante de graduação em engenharia Navin Lingaraju, também da Universidade de Purdue.
“Nosso método muda a taxa na qual os fótons emaranhados são compartilhados entre diferentes usuários. Esses fótons emaranhados podem ser usados como um recurso para emaranhar computadores quânticos ou sensores quânticos em duas estações diferentes”.
Ainda há muito trabalho a ser feito para preparar esse switch para uma rede quântica real – os pesquisadores por trás dele já estão investigando maneiras de fazê-lo funcionar para mais usuários de uma vez – mas, como muitos avanços que vimos ultimamente, estudos como este estão nos aproximando cada vez mais do objetivo final da comunicação quântica.
A natureza frágil da informação quântica significa que qualquer rede quântica precisa ser ajustada com precisão, delicadamente equilibrada, e a nova pesquisa pode acabar sendo uma parte importante para se conseguir isso.
Uma das técnicas dos pesquisadores – a multiplexação por divisão de comprimento de onda densa ou DWDM – já é usada no ramo das comunicações para aumentar a largura de banda das redes de fibra óptica.
A ideia é que quanto mais tecnologias uma Internet Quântica puder pegar emprestado de nossas redes existentes, mais fácil será implementá-las adiante.
“Pela primeira vez, estamos tentando pegar algo inspirado por esses conceitos clássicos de comunicação usando equipamentos comparáveis para apontar as vantagens potenciais que têm para as redes quânticas”, disse Weiner.
A pesquisa foi publicada na Optica.
