Peter Tucker
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Há um limite para a rapidez com que as informações podem se mover pelo universo, assim como há um limite para a rapidez com que todo o resto pode se mover pelo universo. É uma regra. Mas uma equipe de físicos quânticos, como os físicos quânticos costumam fazer, descobriu como dobrá-lo.
Em circunstâncias normais, o limite máximo da transferência de informações - a largura de banda do universo - é de um bit por partícula fundamental, movendo-se não mais rápido que a velocidade da luz. Isso está no "universo clássico", a forma como as coisas se comportam antes que a física quântica se envolva.
É aqui que vem esse limite: se você quiser enviar uma mensagem composta pelos bits "1" ou "0" para seu amigo a um ano-luz de distância e tudo o que você tem é um único fóton, pode codificar esse único número binário no fóton e mande-o voando em direção ao seu amigo na velocidade da luz. Esse amigo receberá a mensagem um ano depois. Se seu amigo quiser usar esse fóton para enviar uma mensagem binária de volta para você, você terá que esperar mais um ano. Se você quiser enviar mais informações nesse tempo, precisará de mais fótons. [Álbum: as equações mais bonitas do mundo]
Mas em um novo artigo publicado em 8 de fevereiro na revista Physical Review Letters, um par de físicos quânticos mostrou que é teoricamente possível dobrar essa largura de banda.
A técnica descrita no artigo, intitulada "Comunicação de duas vias com uma única partícula quântica", não permite que você envie a seu amigo dois bits com uma partícula. Mas permite que você e seu amigo enviem um ao outro um pouco de informação usando a mesma partícula ao mesmo tempo.
Se duas pessoas quiserem usar esse truque, escreveram os pesquisadores, elas precisam colocar a partícula em uma "superposição de diferentes localizações espaciais".
"Isso geralmente é descrito como estar em dois lugares ao mesmo tempo", disse o co-autor do estudo Flavio Del Santo, da Universidade de Viena. .
A realidade é um pouco mais complicada, mas imaginar a partícula em dois lugares ao mesmo tempo é um atalho útil para entender o que está acontecendo aqui.
Dessa forma, Alice e Bob (é o que Del Santo e seu co-autor Borivoje Dakić, do Instituto de Óptica Quântica e Informação Quântica da Áustria, chamam seus comunicadores quânticos) cada um tem a mesma partícula no início da comunicação. E cada um dos comunicadores, disse Del Santo, pode codificar um único bit de informação, um 1 ou zero, na partícula.
Sua comunicação ainda é limitada pela velocidade da luz. Quando Alice codifica um "1" na partícula, Bob não o vê imediatamente. Ela ainda precisa enviar a partícula de volta para ele. Mas esta situação é especial, porque Alice e Bob podem cada um codificar um pouco de informação na partícula e enviá-la de volta um para o outro ao mesmo tempo.
A mensagem que cada um vê quando a partícula chega será o resultado de sua própria informação e a soma de seu interlocutor. Se Alice codificou um zero e Bob um 1, eles verão um 1. Mas, como Alice sabe que colocou um zero, ela saberá que Bob colocou um 1. E porque Bob sabe que ele colocou um 1, ele ' Eu saberei que Alice colocou um zero. Se ambos forem colocados em 1 ou ambos colocados em zeros, o resultado será zero.
Em cada situação, ambos os receptores saberão qual bit o outro enviou - e eles terão cortado pela metade o tempo que normalmente leva para duas pessoas enviarem bits um ao outro usando uma única partícula.
Largura de banda dobrada.
Isso funciona no mundo real
O artigo, publicado na revista Physical Review Letters, era puramente teórico, mas Del Santo e Dakić fizeram parceria com uma equipe de experimentalistas da Universidade de Viena para mostrar que o método pode funcionar no mundo real.
Esta parte de seus resultados ainda não passou por revisão por pares e publicação em um jornal, mas está disponível no servidor de pré-impressão arXiv.
Os pesquisadores usaram divisores de feixe para separar os fótons em superposição espacial, o que significa que eles estavam, de certa forma, em dois lugares ao mesmo tempo. Ao fazer isso, escreveram os cientistas, eles realizaram exatamente o que o primeiro artigo descreveu: codificar bits em fótons divididos, misturá-los novamente e interpretar os resultados.
Os pesquisadores também mostraram que, com uma pequena modificação, essa técnica poderia ser usada para conduzir uma comunicação perfeitamente segura. Se um dos comunicadores, Alice, inserir uma sequência aleatória de bits e Bob codificar a mensagem verdadeira e coerente, nenhum bisbilhoteiro será capaz de descobrir o que Bob estava dizendo a Alice sem saber o que Alice codificou, disse Del Santo..
Originalmente publicado em .