Pesquisadores fazem grande avanço na internet quântica

Na internet quântica, a troca de informações não é feita na forma de bits clássicos - os valores 0 e 1 que são a base da computação -, mas de bits quânticos (qubits)

qua, 25/05/2022 - 17:59
MARIEKE DE LORIJN Imagem fornecida em 25 de maio pela Universidade de Tecnologia de Delft que mostra pesquisadores criando uma rede de nós de teletransporte quântica MARIEKE DE LORIJN

Pesquisadores deram um passo fundamental em direção a uma internet quântica ultrassegura, criando uma rede rudimentar de compartilhamento de informações usando teletransporte em três tempos, revelaram em um estudo publicado nesta quarta-feira (25).

Uma internet quântica - que não deve surgir nos próximos dez anos - será uma rede em grande escala que conectará usuários por meio de aplicativos inéditos e "impossíveis de serem produzidos com a web clássica", explicou Ronald Hanson à AFP, da Universidade de Delft (Holanda), co-autor desses trabalhos publicados na revista Nature.

Na internet quântica, a troca de informações não é feita na forma de bits clássicos - os valores 0 e 1 que são a base da computação -, mas de bits quânticos (qubits).

Esses qubits exploram as leis da física quântica, que governam o mundo em uma escala infinitamente pequena. Uma dessas propriedades é o entrelaçamento, um fenômeno estranho pelo qual duas partículas entrelaçadas se comportam de forma idêntica, independentemente de sua distância: como se estivessem conectadas por um fio invisível, compartilham o mesmo estado.

Sendo assim, o estado de um qubit entrelaçado é compartilhado com o outro e sua coordenação é tão perfeita que se fala de teletransporte: teoricamente, qualquer alteração nas propriedades de um modifica instantaneamente as do outro, mesmo na outra extremidade da galáxia.

Atualmente, os bits quânticos podem ser transmitidos através de fibras óticas, mas o teletransporte é limitado: depois de cem quilômetros, o sinal desaparece ou se perde. Se o desejo for manter o entrelaçamento de uma extremidade à outra, os qubits devem ser diretamente ligados por uma "cadeia" quântica.

- Alice, Bob e Charlie -

É a descoberta descrita no estudo da Nature, para o qual os cientistas introduziram um relé, a fim de aumentar o alcance da comunicação.

A comunicação quântica, que era limitada a dois atores comumente chamados de Alice e Bob, agora pode ter um terceiro personagem, Charlie.

A experiência foi desenvolvida em dois laboratórios QuTech, uma colaboração entre a Delft University of Technology e a Netherlands Organization for Applied Sciences (TNO).

Qubits à base de diamante foram colocados em um circuito composto por três interconexões chamadas "nós quânticos". Os nós Alice e Bob estão localizados em dois laboratórios a vários metros de distância e conectados por fibra ótica e, paralelamente, Bob está conectado diretamente a Charlie. Alice e Charlie não podem se comunicar no momento.

Os pesquisadores primeiro entrelaçaram os nós fisicamente conectados (o par Alice-Bob e o par Bob-Charlie). Eles então usaram Bob como intermediário e, por meio de uma troca intrincada, conseguiram entrelaçar Alice e Charlie.

Apesar de não estarem fisicamente conectados, esses dois foram capazes de transmitir diretamente uma mensagem um para o outro. O sinal também era de excelente qualidade, sem nenhuma perda, um desafio diante da extrema instabilidade de um bit quântico.

E essa transmissão poderia ser feita no maior sigilo, como as leis quânticas exigem: com o entrelaçamento, qualquer tentativa de interceptar ou espionar a mensagem altera automaticamente os qubits, destruindo a própria mensagem.

Esta primeira rede embrionária de teletransporte quântico abre caminho para conexões em larga escala: demonstra, em escala laboratorial, o princípio de um repetidor quântico confiável - o famoso Bob - que poderia ser colocado entre dois nós distantes em mais de 100 quilômetros, aumentando assim a potência do sinal.

A inovação descrita na Nature representa "uma vitória para a ciência fundamental" e uma "solução do mundo real para o avanço da física quântica aplicada", comemoram os cientistas em um comentário "News & Views" publicado à margem do estudo na Nature.

Quando fala sobre a internet quântica, o físico Ronald Hanson descreve um universo onde as comunicações seriam "ultrasseguras" e o computador quântico acessível na nuvem com "uma confidencialidade de nossos dados garantida pelas leis 'naturais' da física, um dos sensores hipersensíveis...".

Encontrar aplicativos na web quântica é "um campo de pesquisa em si", acrescentou o pesquisador, que espera ver esse novo mundo nascer "em menos de 20 anos".

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