Os pesquisadores conseguiram teletransportar o estado quântico dos fótons por várias dezenas de quilômetros de fibra óptica, ao mesmo tempo que as comunicações clássicas. Este avanço abre caminho para aplicações em muitas áreas, como computação quântica distribuída, sensores quânticos e comunicações seguras.
Uma equipe americana que reúne pesquisadores do Centro de Comunicação e Computação Fotônica (CPCC) e do Centro Internacional para Pesquisa Avançada em Internet (ICAIR) da Universidade Northwestern, em Illinois, deu um passo significativo na área de comunicação quântica realizando teletransporte quântico em cabos de fibra óptica já utilizados para tráfego convencional de internet. Este grande avanço sugere a possibilidade de integração deste tipo de comunicação nas infra-estruturas existentes, evitando assim a construção dispendiosa de redes dedicadas e abrindo caminho para trocas de informações mais rápidas e intrinsecamente seguras.
Esta coexistência entre dados quânticos e clássicos no mesmo meio físico foi anteriormente considerada improvável devido à fragilidade dos sinais quânticos. A transmissão de fótons únicos, transportando informação quântica, através de cabos saturados com milhões de partículas de luz clássica parecia ser um obstáculo intransponível. Basta dizer que os pesquisadores alcançaram um verdadeiro feito experimental.
Teletransportando estados quânticos para transmitir informações
Lá teletransporte quântico não consiste em transporte físico como tal de informação. Baseia-se no princípio do emaranhamento quântico, onde duas partículas estão ligadas de tal forma que suas estados quânticos – isto é, todas as informações e todas as características disponíveis sobre eles – estão correlacionadas, qualquer que seja a distância que os separa. Em vez de enviar fisicamente a informação, transferimos o estado quântico de uma partícula para outra, como se a informação fosse “teletransportada” de um ponto a outro.
Na prática, a informação quântica é codificada em fótons único, enquanto os sinais convencionais usam milhões de fótons. A comunicação quântica, potencialmente limitada apenas pela velocidade da luz, promete trocas quase instantâneas de informações e maior segurança: a ausência de transmissão física de informações elimina qualquer risco de interceptação durante a viagem, ao contrário dos sistemas tradicionais.
O principal desafio foi evitar a interferência entre os sinais quânticos extremamente sensíveis e o fluxo massivo de dados clássicos. Os pesquisadores resolveram esse problema identificando comprimentos de onda específicos onde a dispersão da luz é mínima. Ao colocar os fótons quânticos nessas janelas espectrais e utilizar filtros especiais para reduzir o ruído gerado pelas transmissões clássicas em fibras ópticas, eles conseguiram preservar a integridade da informação quântica. O experimento, realizado numa distância de cerca de trinta quilômetros, comprovou a viabilidade do método: os resultados mostraram que o teletransporte quântico, mesmo na presença de tráfego significativo de internet, poderia ser realizado sem perda significativa de qualidade.
Chaves quânticas para detectar qualquer tentativa de interceptação
Uma experiência complementar teve lugar em Itália, onde se desenvolveu uma colaboração entre a Retelit (a principal empresa italiana de telecomunicações B2B), o integrador de sistemas especializado em telecomunicações, soluções digitais e e-mobilidade Telebit e a ThinkQuantum (uma empresa spin-off da Universidade de Pádua). conseguiu usar o distribuição de chaves quânticas (Distribuição de Chave Quânticaou QKD) para proteger dados transmitidos por cabos de fibra óptica. Este método baseia-se nos princípios da mecânica quântica e, mais particularmente, permite gerar e distribuir chaves de criptografia de forma segura. Garante que o remetente e o destinatário estejam cientes de qualquer tentativa de interceptação e, em seguida, interrompa a comunicação, impossibilitando qualquer roubo de dados.
A experiência foi realizada em vários quilómetros de fibras ópticas entre Treviso e a cidade de Mestre, na região de Veneza, demonstrando que o QKD pode coexistir com canais de dados clássicos, aqui também utilizando diferentes frequências na mesma fibra.
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O teletransporte quântico ainda não saiu do laboratório
Os investigadores planeiam agora estender as suas experiências a distâncias maiores e com múltiplos pares de fotões emaranhados, para demonstrar o conceito de troca de emaranhamento, outro passo importante em direcção a redes quânticas distribuídas. O objectivo a longo prazo é realizar experiências fora dos laboratórios onde as condições são controladas, para validar a relevância destes avanços nas condições operacionais. A adaptação destas tecnologias a redes de comunicação reais continua a ser um grande desafio, porque a transição para cabos subterrâneos e de longas distâncias pode gerar novas dificuldades: o emaranhamento quântico é um fenómeno frágil, sensível a interferências e perda de coerência.
Ainda há um longo caminho a percorrer: tornar a comunicação quântica acessível a todos e transformar a forma como comunicamos e trocamos informações ainda exigirá esforços consideráveis, com muitos obstáculos ainda por superar. Estamos a pensar em particular nos custos associados ao fabrico de componentes quânticos, fontes de fotões únicos, detectores ou mesmo dispositivos de controlo…
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Fonte :
Óptica
