Jacob Hoover
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Uma equipe de cientistas na China conectou memórias quânticas em mais de 30 milhas (50 quilômetros) de cabos de fibra óptica, batendo o recorde anterior em mais de 40 vezes. Esta façanha é um passo importante para uma Internet à prova de hack, disseram os cientistas.
A Internet que usamos hoje foi realmente uma invenção revolucionária. Ele conectou o mundo com informações e nos permitiu compartilhar milhões de fotos de gatos fofinhos e fofinhos. Mas a Internet também está cheia de hackers tentando interceptar informações importantes ou confidenciais. Para contra-atacar, os físicos encontraram uma solução, com uma pequena ajuda do gato de Schrödinger, o famoso e hipotético felino vivo que pretende expor a natureza estranha das partículas subatômicas.
A solução proposta é uma nova internet governada pelo bizarro mundo da mecânica quântica. Esse tipo de internet pode algum dia se tornar o padrão para enviar, receber e armazenar dados com segurança.
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No mundo da computação clássica, a informação é representada por bits com valores 0 ou 1. Uma internet quântica, como um computador quântico, tiraria proveito de uma das propriedades fundamentais da mecânica quântica, o princípio da superposição. Esse princípio é descrito com o uso do paradoxo do físico Erwin Schrödinger de um gato em uma caixa estar vivo e morto ao mesmo tempo. Os computadores quânticos usam bits quânticos, ou "qubits", que podem existir em um estado de superposição no qual têm um valor de 1 e 0 simultaneamente. Um qubit existe neste estado de incerteza até que seja medido por um observador, colapsando o qubit em um estado definido de 0 ou 1.
Se você emparelhar dois ou mais qubits, eles ficam emaranhados. O emaranhamento quântico é a conexão etérea entre duas ou mais partículas de modo que qualquer ação realizada em uma afeta instantaneamente as outras, independentemente de quão distantes elas estejam. Albert Einstein chamou esse fenômeno de "ação assustadora à distância". A verdadeira magia de uma internet quântica começaria quando as informações fossem enviadas por meio de partículas emaranhadas, também chamadas de teletransporte quântico.
"O teletransporte quântico é uma maneira de transferir um estado quântico desconhecido de uma partícula para outra em um local distante, sem enviar a própria partícula original", Jian-Wei Pan, professor de física da Universidade de Ciência e Tecnologia da China em Hefei e co-autor do estudo, disse em entrevista ao National Science Review.
Como os qubits emaranhados não estão fisicamente ligados entre si de nenhuma forma ou forma, a interceptação de comunicações entre eles é impossível.
Pan e sua equipe já demonstraram o emaranhamento de partículas de luz, ou fótons, por longas distâncias no espaço vazio. Em 2017, sua equipe emaranhou dois fótons separados por 746 milhas (1.200 km) usando um retransmissor de satélite orbitando a Terra chamado Micius.
Na prática, o emaranhamento é um negócio meticuloso. A menor das perturbações, como uma mudança de temperatura ou vibração, pode quebrar a ligação entre as partículas emaranhadas, colapsando seu estado compartilhado. Para realizar uma verdadeira internet quântica, os físicos precisarão contar com a ajuda das chamadas memórias quânticas.
"A memória quântica é um dispositivo que armazena informações quânticas. [Ela] precisa armazenar a superposição de dois estados", Xiao-Hui Bao, professor de física da Universidade de Ciência e Tecnologia da China em Hefei e co-autor do estudo, disse .
Memórias quânticas
No estudo, publicado em 12 de fevereiro na revista Nature, Pan e seus colegas conseguiram emaranhar memórias quânticas em 50 km de cabos de fibra óptica. O recorde anterior de separação entre memórias foi de 0,8 milhas (1,3 km).
No experimento do novo estudo, a memória quântica é um conjunto de átomos de rubídio resfriados a laser presos no vácuo, disse Bao. A equipe usou fótons para ler e escrever na nuvem de 100 milhões de átomos aprisionados. Os fótons foram usados para excitar os átomos em um estado de energia superior, definindo os qubits que os pesquisadores desejavam emaranhar, e produzir um fóton emaranhado a ser enviado pelo cabo óptico. Os pesquisadores então precisaram alterar a frequência do fóton para que ele não se perdesse nos 50 km de cabo de fibra ótica enrolado em seu laboratório. Finalmente, o fóton poderia ser enviado em sua jornada através do cabo para enredar com sucesso a segunda memória quântica.
Embora o emaranhamento quântico entre as memórias tenha sido alcançado, a equipe ainda precisa realizar o teletransporte quântico de informações entre os dois nós. Os pesquisadores disseram que esperam que este trabalho abra o caminho para a criação de uma rede de estações retransmissoras quânticas que estenderia a comunicação emaranhada a distâncias mais longas, eventualmente levando a uma rede quântica de grande escala.
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Originalmente publicado em .
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