Por David Nield
Publicado na ScienceAlert
Cientistas estão se aproximando de tornar possível uma Internet Quântica extremamente segura e rápida: eles agora são capazes de teletransportar informações quânticas de alta fidelidade a uma distância total de 44 quilômetros.
A fidelidade dos dados e a distância de transferência são cruciais quando se trata de construir uma Internet Quântica real e funcional, e fazer progresso em qualquer uma dessas áreas é motivo de comemoração para aqueles que estão construindo nossa rede de comunicações de próxima geração.
Nesse caso, a equipe atingiu um nível de fidelidade (precisão de dados) superior a 90% com suas informações quânticas, além de enviá-las por extensas redes de fibra óptica semelhantes às que formam o backbone de nossa Internet existente.
“Estamos entusiasmados com esses resultados”, disse o físico Panagiotis Spentzouris, do laboratório de física de partículas e aceleradores do Fermilab do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) nos Estados Unidos.
“Esta é uma conquista fundamental no caminho para a construção de uma tecnologia que redefinirá a forma como conduzimos a comunicação global”.
A tecnologia da Internet Quântica usa qubits; partículas não-mensuráveis que permanecem suspensas em uma mistura de estados possíveis, como um dado jogado numa mesa girando, ainda por estabelecer seu número.
Qubits que são apresentados uns aos outros têm suas identidades “emaranhadas” de maneiras que se tornam óbvias quando são finalmente analisados. Imagine esses qubits emaranhados como um par de dados – embora cada um possa se estabelecer em qualquer número, é garantido que ambos somarão sete, não importa quão distantes estejam. Os dados em um local refletem instantaneamente os dados em outro.
Em um arranjo inteligente capaz de emaranhar três qubits, é possível forçar o estado de uma partícula a adotar o ‘lançamento de dados’ de outra por meio de seu parceiro mutuamente emaranhado. No mundo quântico, isso é tão eficiente quanto transformar uma partícula em outra, teletransportando sua identidade por uma distância em um piscar de olhos.
O emaranhamento ainda precisa ser estabelecido no início, e então mantido conforme os qubits são enviados ao seu destino final através de fibras ópticas (ou satélites).
A natureza instável e delicada da informação quântica torna difícil enviar fótons emaranhados por longas distâncias sem interferência. Fibras ópticas mais longas simplesmente significam mais oportunidade para o ruído interferir nos estados emaranhados.
No total, os comprimentos de fibra usados para canalizar cada qubit somaram 44 quilômetros, estabelecendo um novo limite de até onde podemos enviar qubits emaranhados e ainda usá-los com sucesso para teletransportar informações quânticas.
Nunca antes foi demonstrado que isso funciona a uma distância tão longa com tanta precisão e traz uma rede quântica do tamanho de uma cidade mais perto da realidade – embora ainda haja anos de trabalho pela frente para tornar isso possível.
“Com esta demonstração, estamos começando a lançar as bases para a construção de uma rede quântica metropolitana no tamanho da área de Chicago”, disse Spentzouris.
O emaranhamento quântico e o teletransporte de dados são uma ciência complexa, e nem mesmo os especialistas entendem completamente como eles podem ser usados em uma rede quântica. Cada prova de conceito como essa que obtemos nos deixa um pouco mais perto de fazer essa rede acontecer.
Além de prometer enormes aumentos de velocidade e de poder computacional, uma Internet Quântica seria segura – qualquer tentativa de hacking seria tão eficiente quanto ter a gazua destruída pela fechadura. Por enquanto, pelo menos, os cientistas acham que as redes quânticas da Internet agirão como extensões especializadas da Internet Clássica, ao invés de uma substituição completa.
Os pesquisadores estão lidando com problemas quânticos da Internet de várias maneiras, e é por isso que você verá uma variedade de distâncias mencionadas em estudos – eles não estão medindo a mesma tecnologia, usando o mesmo equipamento, para testar os mesmos padrões.
O que torna este estudo especial é a precisão e a distância do teletransporte de emaranhamento quântico, bem como o equipamento ‘simples’ usado – teoricamente deveria ser relativamente fácil escalar essa tecnologia usando o hardware que já temos disponível.
“Estamos muito orgulhosos de ter alcançado este marco em sistemas de teletransporte quânticos sustentáveis, de alto desempenho e escaláveis”, disse a física Maria Spiropulu, da Caltech.
“Os resultados serão melhorados ainda mais com as atualizações do sistema que esperamos concluir no segundo trimestre de 2021”.
A pesquisa foi publicada na PRX Quantum.
