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Cientistas criam protótipo da primeira rede de dados quântica

San Picciarelli

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Inovações como a computação e comunicação quântica de longas distâncias são incríveis no papel, ideações e equações. Entretanto, esse tipo de tecnologia nunca estará disponível para eu e você a menos que consigamos descobrir uma maneira de criar redes quânticas primeiro. Opa, wait

Anteontem (11/4), cientistas alemães do Instituto de Física Quântica Max Planck anunciaram o que pode ser considerado o primeiro protótipo de tal rede, onde um link quântico per se entre dois átomos bastante distantes entre si (21 metros) foi estabelecido com sucesso.

Imagem: esquema de transmissão quântica | crédito: Max Planck Institute of Quantum Physics

A traquitana para os testes foi montada da seguinte maneira: cada laboratório abrigava duas composições exatamente iguais — uma cavidade óptica contendo um átomo de rubídio entre um par de espelhos reflectivos separados por um milímetro de distância.

Mesmo o rubídio contendo um isótopo estável e de alta atividade – ligeiramente radioativo e com uma meia-vida de 49 bilhões de anos (3 vezes mais que a idade estimada do universo) – e ser uma espécie de queridinho nesse tipo de experimento, o resultado foi realmente surpreendente. Cada átomo de rubídio, um em cada laboratório, atuou como um qubit (bit quântico). Quando este átomo desprende um fóton, a polarização deste fóton contém a informação produzida em qubit, ou seja, o ‘estado quântico’ deste registro.

O pulo do gato foi quando os alemães provocaram o átomo a liberar um fóton através de um laser, de modo que ele pudesse ser irradiado para dentro da fibra óptica (com 60 metros de comprimento) que o conduziria até o segundo laboratório. Quando o segundo átomo de rubídio absorveu o fóton emitido pelo primeiro, ele acumulou perfeitamente o mesmo estado quântico do átomo de origem. Shazam! Informação transmitida e devidamente registrada.

Para nós meros mortais só resta apreciar a razão bastante especial – e muito bem sacada – para que essa primeira transmissão fosse feita com sucesso. Sim, os espelhos.

Fótos são extremamente pequenos. A maior probabilidade é que eles errem o caminho e não se choquem ou se encontrem como o planejado, errando o endereço e não transferindo o registro. No modelo alemão, podemos até dizer que houve um certo “atraso” nesse encontro, embora eu diria que hoje isso não passaria de meramente esculachar a conquista.

Em um futuro próximo, a velocidade dessa transmissão deve ser ainda muito mais aprimorada, provavelmente com algo parecido com estes espelhos, uma vez que foram eles os responsáveis por fazer com que os fótons disparados de um átomo ricocheteassem quantas vezes fossem necessárias para se encontrarem com o outro átomo. Voilá! Agora imagine quando o caminho não envolver estes richochetes?

Mas o mais entusiasmante ficou para a prova de que os cientistas conseguiram entrelaçar estes átomos pela via quântica, independentemente da distância entre eles. Isso tem sido uma espécie de arca perdida nessa seara de pesquisas, especialmente porque a informação ou registro quântico é extremamente delicada e não pode ser clonada. Ainda assim, nenhuma alteração ocorreu quando os átomos foram emaranhados quânticamente pelo modelo alemão; nem quando o fóton se desprendeu do primeiro, nem quando foi transferido para o segundo.

Tamanho é o entusiasmo que a experiência com as cavidades ópticas espelhadas deve ser aprimorada para dar forma a uma rede tipo node e eles deverão atuar como “repetidores quânticos”. O aprimoramento do método poderá resultar na composição de redes ultra-rápidas, seguras e de baixíssimo custo assim que a tecnologia escalar a ponto de ser tornar comercial. O processamento e transmissão de dados pela via quântica eliminaria uma grande quantidade de hardware e literalmente mudaria o jogo da computação de dados como a conhecemos hoje.

Uma resenha um pouco mais completa sobre experimento está disponível na Scientific Computing. Enquanto isso, sonhamos com o dia em que pararemos de falar em bits, para começarmos a falar sobre qubits.