Cientistas realizam teletransporte quântico pela primeira vez

Utilizando um cabo de fibra óptica para tráfego clássico — como o da internet — os cientistas conseguiram realizar o primeiro teletransporte quântico da história, ao proporcionar a transmissão de informações entre dois pontos sem a necessidade de uma viagem entre eles.

“Isso é incrivelmente emocionante porque ninguém pensou que fosse possível”, disse Prem Kumar, professor da Northwestern University e líder do estudo, em comunicado. “Nosso trabalho mostra um caminho em direção a redes quânticas e clássicas de próxima geração que compartilham uma infraestrutura unificada de fibra óptica. Basicamente, isso abre a porta para levar as comunicações quânticas para o próximo nível.”

Esta nova forma de transmissão permite que as informações sejam compartilhadas de forma ultrarrápida e segura entre os usuários. Para isso, o processo utilizado contou com o emaranhamento quântico – quando duas partículas estão ligadas, independentemente da distância entre elas.

O estudo

Ao usar partículas de fótons, o teletransporte pode ser feito por meio de cabos de fibra óptica. A equipe de pesquisadores da Northwestern University observou que estudos anteriores indicaram a interrupção do emaranhamento quântico em comprimentos próximos aos usados ​​pelo tráfego comum da Internet. No entanto, num comprimento de onda longe de qualquer tráfego, o emaranhamento não foi afetado. O teletransporte é limitado apenas pela velocidade da luz.

“Nas comunicações ópticas, todos os sinais são convertidos em luz”, explicou Kumar. “Enquanto os sinais convencionais para comunicações clássicas normalmente compreendem milhões de partículas de luz, a informação quântica utiliza fótons únicos.”

“Ao realizar uma medição destrutiva em dois fótons – um carregando um estado quântico e outro emaranhado com outro fóton – o estado quântico é transferido para o fóton restante, que pode estar muito distante”, explicou Jordan Thomas, Ph.D. candidato no laboratório de Kumar e primeiro autor do artigo. “O fóton em si não precisa ser enviado a longas distâncias, mas seu estado ainda acaba codificado no fóton distante. O teletransporte permite a troca de informações por grandes distâncias sem exigir que a própria informação percorra essa distância.”

Os investigadores acreditavam que os fotões emaranhados acabariam por se perder entre milhões de outras partículas de luz, mas a equipa conseguiu encontrar uma forma de ajudar a afastar os delicados fotões do tráfego intenso depois de compreender como a luz se espalha dentro dos cabos de fibra óptica.

“Estudamos cuidadosamente como a luz é espalhada e colocamos nossos fótons em um ponto judicial onde esse mecanismo de dispersão é minimizado”, disse Kumar. “Descobrimos que poderíamos realizar comunicação quântica sem interferência dos canais clássicos que estão presentes simultaneamente.”

A equipe utilizou um cabo de fibra óptica de 30 km de comprimento, com um fóton em cada extremidade. À medida que o tráfego da Internet corria em alta velocidade pelo cabo, os cientistas enviavam informações quânticas. Ao final do estudo, notou-se que houve sucesso no teletransporte de informações quânticas.

“O teletransporte quântico tem a capacidade de fornecer conectividade quântica com segurança entre nós geograficamente distantes”, disse Kumar. “Mas muitas pessoas já presumiram há muito tempo que ninguém construiria infraestrutura especializada para enviar partículas de luz. Se escolhermos corretamente os comprimentos de onda, não teremos que construir novas infraestruturas. As comunicações clássicas e as comunicações quânticas podem coexistir.”

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*Estagiário sob supervisão de Roberto Fonseca