Rápidas e totalmente seguras, as comunicações quânticas são a matéria dos sonhos. Ao contrário dos qubits, que podem assumir diferentes formas físicas (supercondutores, átomos, elétrons, etc.), apenas um suporte é utilizado: o luz. Graças aoemaranhamento de dois fótonstransmissores e receptores trocam um chave secreta inviolável.
Teletransporte quântico, a chave para uma Internet quântica em grande escala
Apesar dos rápidos avanços no setor de comunicação quântica, ela ainda não é utilizada rotineiramente. A razão? Manter informações quânticas é complicado. Apenas um pequeno número de fótons precisa passar ao mesmo tempo. No entanto, o sinal A luz diminui rapidamente com a distância. Para as telecomunicações tradicionais, existem repetidores que permitem que o sinal seja reamplificado. Mas no mundo quântico não podemos copiar, clonar ou amplificar um fóton sem destruí-lo.
As futuras redes terão, portanto, de contar com relés, que utilizam o teletransporte quântico para transferir um estado de um fotão para outro, sem nunca medi-lo diretamente. Um grupo de pesquisadores acaba de fazer um avanço crucial nesta área.
Até agora, o teletransporte quântico só tinha sido conseguido entre fotões provenientes da mesma fonte. Uma forte restrição, que impediu numerosos nós e, portanto, construir grandes redes. Mas os investigadores acabam de dar um passo decisivo. Pela primeira vez foi possível teletransportar o estado de polarização de um único fóton emitido por um ponto quântico para um fóton vindo de outro ponto quântico em outro prédio universitário, a 270 metros.
Um ponto quântico é uma estrutura cristalina semicondutora contendo algumas centenas de átomos, que pode servir como fonte de fótons. © Antipoff
Duas fontes, uma informação
Concretamente, os pesquisadores usaram três fótons. Dois deles, do mesmo dote quântico, estavam enredados. A terceira, produzida por outra fonte, carregava o estado quântico para ser teletransportado. Este único fóton foi enviado para interferir com um dos fótons emaranhados através de UM espelho semi-reflexivo. Depois dointerferênciaos dois fótons tornaram-se indistinguíveis (mas não emaranhados). A medição de sua polarização comum permitiu transferir essa informação para o fóton emaranhado que permaneceu à distância.
“O teletransporte quântico bem-sucedido entre dois transmissores quânticos diferentes constitui um passo essencial para os relés quânticos e, portanto, para uma implementação prática deInternet quântico »explica o Prof. Jöns, coautor do estudo. Em última análise, estes nós intermediários serão capazes de realizar uma medição entre o fóton que chega e um fóton gerado localmente. Esta operação teletransportará o estado quântico recebido para um fóton emaranhado, que poderá então ser enviado para o próximo nó da rede. O suficiente para criar uma Internet quântica em grande escala sem o risco de perder informações.