Estamos 100 Milhões de Vezes Melhores no Teletransporte de Dados

Durante anos, pesquisadores sugeriram que a comunicação quântica poderia prenunciar uma era de comunicação “completamente segura” – o único problema é que, até então, eles ainda não tinham sido capazes de demonstrar que isso era possível. Pesquisadores holandeses conseguiram, pela prmeira vez, aperfeiçoar o chamado “teletransporte quântico incondicional”.

Não se trata do teletransporte de matéria física, como a maioria das pessoas imagina. No lugar, o que está sendo teletransportado é o estado de um qubit, ou bit quântico – um fragmento de dado quântico armazenado em um elétron ou próton. Esse estado pode ser transmitido para, e lido em, um qubit diferente em outro local, em 100% das vezes, e poderá ser usado para enviar mensagens, emails, dados ou mesmo para criar redes quânticas sólidas e computadores muito, muito mais velozes do que os atuais.

Apesar de um “teletransporte” similar ter sido realizado pelos pesquisadores da Universidade de Maryland, sua taxa de sucesso foi péssima: somente uma em cada cem milhões de tentativas se mostrou bem-sucedida. Enquanto isso, os pesquisadores holandeses que trabalham em um laboratório no Kavli Institute of Nanoscience Delft foram capazes de transmitir dados ao longo de uma distância de aproximadamente 305 metros de cada vez, com planos de novas tentativas para distâncias de mais de um quilômetro no futuro. A equipe publicou suas descobertas na Science.

O resultado é esse:

A teoria da mecânica quântica sugere que duas partículas podem ser entrelaçadas ou ligadas, e elas se comportarão da mesma forma, independente de onde estão localizadas. Einstein afirmou uma vez que o comportamento é a “ação fantasmagórica à distância” – quando se atua sobre uma parte de um par entrelaçado, a outra também será afetada, não importa o quão distantes elas estejam uma da outra.

“Houve diversas ideias no passado sobre a concepção de um canal de comunicação perfeitamente seguro – se houver entrelaçamento, será sempre possível para o emissor e o receptor perceberem se tem alguem ouvindo”, Wolfgang Pfaff, um dos autores do estudo, me disse. “No futuro, será possível enviar informações dessa forma e, assim como um de seus princípios, não será possível capturar as informações sem que eu fique sabendo disso.”

O fato de que fragmentos de dados quânticos são destruídos quando lidos é precisamente o que os torna tão seguros – o que torna o trabalho com eles, e a tarefa de torná-los úteis, excessivamente difícil. Essa dificuldade é um dos motivos pelos quais a maioria dos chamados “computadores quânticos” criados até agora não são de fato computadores quânticos. A equipe de Pfaff, no entanto, parece ter descoberto um jeito de usar qubits para enviar mensagens significativas de verdade sem destruir toda a partícula no processo.

No laboratório, sua equipe criou qubits e os armazenou em uma “prisão” de diamante de baixa temperatura, o que permite o estudo dos átomos com mais facilidade. Pfaff afirma que a equipe excita as partículas – dois elétrons e um núcleo atômico – com lasers, que os entrelaça e os transforma naquilo que ele chama de “entidade conjunta”. Então, eles estabilizam aquilo que é conhecido como “spin” dos elétrons, que poderão então ser lidos com segurança ao redor do laboratório. O primeiro qubit é destruído, conforme o esperado, mas será “consumido” na outra extremidade do processo, e os dados transferidos com sucesso.

 “A novidade é que somos capazes de determinar o resultado da medição a cada momento único enquanto preservamos o estado quântico frágil”, disse ele. “Se você souber o resultado dessa medição, então será possível transferir em tempo real e ainda lê-lo”.

A estrutura do laboratório é assim:

É algo complicado. Basicamente, Pfaff e outros que acreditam que computação e comunicação quânticas são possíveis e estão longe de refutar um dos teoremas de Einstein – mas o importante a ser observado é que parece muito provável que isso possa ser feito, e os cientistas estão fazendo avanços reais no sentido de torná-lo realidade. No início do ano, a China anunciou que começaria a construir a maior rede de comunicação quântica do mundo, e a DARPA e a NSA também estão trabalhando na computação quântica.

O fundamental, no momento, é tornar possível o envio de mensagens de verdade – o “hello world” da comunicação quântica, disse Pfaff. Fazer isso requer a criação de uma memória quântica, uma forma de ler e armazenar esses estados nos dois lados dos teletransportadores.

“De fragmento em fragmento, será possível enviar toda a informação, criar um entrelaçamento e repeti-lo até o fim. O que requer um pouco de outras tecnologias, porque não dispomos de memórias que durem tempo suficiente, mas, em princípio, é possível fazer isso”, disse ele.

Bom, não será possível ligar para a operadora de TV a cabo e solicitar um teletransportador na sua sala tão cedo, mas isso significa que a computação quântica poderá, finalmente, sair da esfera teórica e passar para o mundo prático.

Tradução: Amanda Zampieri