Em 2024, um estado quântico da luz foi teleportado com sucesso por mais de 30 quilômetros de cabo de fibra óptica, mesmo atravessando um fluxo intenso de tráfego de internet - um feito de engenharia que, por muito tempo, foi tratado como impossível.
A demonstração, realizada por pesquisadores nos Estados Unidos, não vai fazer você se “transportar” até o trabalho para fugir do trânsito da manhã nem acelerar o download dos seus vídeos preferidos de gatos.
Ainda assim, conseguir teleportar estados quânticos usando a infraestrutura já instalada é um avanço enorme rumo a uma rede de computação conectada por recursos quânticos, a formas mais fortes de encriptação e a novos métodos poderosos de sensoriamento.
“Isso é incrivelmente empolgante porque ninguém achava que fosse possível”, afirma Prem Kumar, engenheiro de computação da Northwestern University e líder do estudo.
Veja o vídeo abaixo com um resumo da pesquisa:
“Nosso trabalho mostra um caminho para que redes quânticas e clássicas de próxima geração compartilhem uma infraestrutura unificada de fibra óptica. Basicamente, isso abre a porta para levar as comunicações quânticas ao próximo nível.”
O que significa “teleportar” um estado quântico da luz
Com uma semelhança distante com os sistemas de transporte de Star Trek - que fazem passageiros “atravessarem” tempo e espaço em um piscar de olhos -, a teleportação quântica pega as possibilidades quânticas de um objeto em um lugar e, ao destruí-las cuidadosamente, impõe esse mesmo equilíbrio de possibilidades a um objeto equivalente em outro local.
Embora a medição dos dois objetos “feche” seus destinos no mesmo instante, criar o emaranhamento entre suas identidades quânticas ainda depende do envio de uma única onda de informação entre dois pontos no espaço.
Por que estados quânticos se perdem tão facilmente
Como algodão-doce apanhado por uma chuva de primavera, o estado quântico de qualquer objeto é uma névoa incerta de possibilidades que corre o risco de se solidificar em realidade pouco depois de surgir. Ondas eletromagnéticas de radiação e o agito térmico - com partículas em movimento se chocando e se atritando - rapidamente derrubam a relevância quântica, levando à decoerência, caso esse estado não seja protegido de alguma forma.
Proteger estados quânticos dentro de computadores é um desafio por si só. Já mandar um único fóton por fibras ópticas “vibrando” com transações bancárias, vídeos de gatos e mensagens de texto, sem deixar seu estado quântico se degradar, é muito mais intimidador. É quase como jogar seu algodão-doce quântico no rio Mississippi e torcer para que ele chegue gostoso do outro lado.
Como a equipe colocou um fóton no meio de 400 gigabits por segundo
Para manter o estado delicado de um fóton isolado diante de uma corrente de tráfego de internet de 400 gigabit-per-second, o grupo recorreu a diferentes técnicas para restringir o canal do fóton e diminuir a chance de ele se espalhar e se misturar com outras ondas.
“Nós estudamos cuidadosamente como a luz se espalha e colocamos nossos fótons em um ponto bem escolhido em que esse mecanismo de espalhamento é minimizado”, explica Kumar.
“Descobrimos que conseguíamos realizar comunicação quântica sem interferência dos canais clássicos que estão presentes ao mesmo tempo.”
Outros grupos já haviam transmitido informação quântica ao lado de fluxos clássicos de dados em simulações de internet. Porém, a equipe de Kumar foi a primeira a teleportar um estado quântico lado a lado com um fluxo real de internet.
Cada teste reforça a ideia de que uma internet quântica é inevitável, oferecendo aos engenheiros de computação um conjunto totalmente novo de ferramentas para medir, monitorar, encriptar e calcular o mundo de maneiras inéditas - e sem a necessidade de reinventar a internet para isso.
“Teleportação quântica tem a capacidade de fornecer conectividade quântica de forma segura entre nós geograficamente distantes”, diz Kumar.
“Mas muitas pessoas, há muito tempo, presumiam que ninguém construiria uma infraestrutura especializada para enviar partículas de luz. Se escolhermos os comprimentos de onda corretamente, não precisaremos construir uma nova infraestrutura. Comunicações clássicas e comunicações quânticas podem coexistir.”
Esta pesquisa foi publicada em Optica.
Uma versão anterior deste artigo foi publicada em dezembro de 2024.
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