Utilizando um cabo de fibra óptica para tráfego clássico — como o de internet —, cientistas conseguiram realizar o primeiro teletransporte quântico da história, ao proporcionar uma transmissão de informação entre dois pontos sem a necessidade de uma viagem entre eles.
“Isso é incrivelmente emocionante porque ninguém pensou que fosse possível”, disse Prem Kumar, professor da Universidade Northwestern e líder do estudo, em declaração. “Nosso trabalho mostra um caminho em direção às redes quânticas e clássicas de próxima geração que compartilham uma infraestrutura de fibra óptica unificada. Basicamente, ele abre a porta para levar as comunicações quânticas para o próximo nível.”
A equipe utilizou um cabo de fibra óptica de 30 km de comprimento, com um fóton em cada extremidade/Foto: Reprodução/Freepik
Essa nova forma de transmissão permite que as informações sejam compartilhadas de forma ultrarrápida e segura entre os usuários. Para isso, o processo utilizado contou com o emaranhamento quântico — quando duas partículas são ligadas, independentemente da distância entre elas.
O estudo
Ao utilizar partículas de fótons, o teletransporte pode ser feito por meio de cabos de fibra óptica. A equipe de pesquisadores da Universidade Northwestern notou que estudos anteriores indicavam a interrupção do emaranhamento quântico em comprimentos de onde próximos aos utilizados pelo tráfego comum da internet. Porém, com um comprimento de onda distante de qualquer tráfego, o emaranhamento não foi afetado. O teletransporte é apenas limitado pela velocidade da luz.
“Nas comunicações ópticas, todos os sinais são convertidos em luz”, explicou Kumar. “Enquanto os sinais convencionais para comunicações clássicas tipicamente compreendem milhões de partículas de luz, a informação quântica usa fótons únicos.”
“Ao realizar uma medição destrutiva em dois fótons — um carregando um estado quântico e um emaranhado com outro fóton — o estado quântico é transferido para o fóton restante, que pode estar muito distante”, explicou Jordan Thomas, candidato a Ph.D. no laboratório de Kumar e primeiro autor do artigo. “O fóton em si não precisa ser enviado por longas distâncias, mas seu estado ainda acaba codificado no fóton distante. O teletransporte permite a troca de informações por grandes distâncias sem exigir que a informação em si viaje essa distância.”
Os pesquisadores acreditavam que os fótons emaranhados acabariam se perdendo entre milhões de outras partículas de luz, mas a equipe conseguiu encontrar uma forma de ajudar a afastar os fótons delicados do tráfego intenso após entender como a luz se espalha dentro dos cabos de fibra óptica.
“Estudamos cuidadosamente como a luz é espalhada e colocamos nossos fótons em um ponto judicial onde esse mecanismo de espalhamento é minimizado”, disse Kumar. “Descobrimos que poderíamos realizar comunicação quântica sem interferência dos canais clássicos que estão simultaneamente presentes.”
A equipe utilizou um cabo de fibra óptica de 30km de comprimento, com um fóton em cada extremidade. Enquanto o tráfego de internet corria em alta velocidade pelo cabo, os cientistas enviaram informações quânticas. Ao final do estudo, foi notado que houve sucesso no teletransporte de informações quânticas.
“O teletransporte quântico tem a capacidade de fornecer conectividade quântica com segurança entre nós geograficamente distantes”, disse Kumar. “Mas muitas pessoas há muito tempo assumem que ninguém construiria infraestrutura especializada para enviar partículas de luz. Se escolhermos os comprimentos de onda corretamente, não teremos que construir uma nova infraestrutura. As comunicações clássicas e as comunicações quânticas podem coexistir.”