Este switch nos leva a um passo muito mais perto de uma Internet Quântica

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Créditos: MirageC / Moment / Getty Images.

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.

Um switch programável pode ajudar a aumentar o número de usuários em uma rede quântica sem aumentar a perda de fótons. Créditos: Navin Lingaraju / Universidade de Purdue.

“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.