Há alguns meses, um grupo de pesquisadores do Instituto de Ciências Fotônicas (ICFO) em Castelldefels (Barcelona) conseguiu algo extraordinário: teletransportou um fóton para um qubit de estado sólido a uma distância de 1 km. Isso pode soar como ficção científica, mas não é. É pura ciência. Ciência de ponta.
Os fótons são as partículas elementares responsáveis pelas formas de radiação eletromagnética, incluindo a luz visível. Eles não têm massa e podem viajar no vácuo a uma velocidade constante: a velocidade da luz.
No entanto, vale a pena lembrar que, embora estejamos nos referindo a eles como partículas, os fótons também se manifestam como ondas, daí o fenômeno quântico conhecido como dualidade onda-partícula, que descreve a natureza ondulatória da luz. Por outro lado, um qubit é a menor unidade de informação com a qual um computador quântico pode operar.
O interessante é que, além de sua concepção lógica, os qubits têm uma entidade física, o que significa que o termo qubit também identifica o dispositivo projetado para interagir com outros qubits e realizar operações lógicas.
Curiosamente, existem diferentes tipos de qubits: supercondutores, armadilhas de íons, semicondutores, átomos neutros ou íons implantados em macromoléculas, entre outras variantes. Nem todos são igualmente complexos, e alguns, como os semicondutores, já podem ser fabricados industrialmente. Essa breve revisão conceitual nos ajuda a entender com mais precisão o experimento realizado pelos pesquisadores do ICFO e suas implicações.
Aqui vai um pequeno spoiler: em teoria, esse avanço tem o potencial de revolucionar as tecnologias de transferência de informação.
Um feito sem precedentes que nos convida a olhar para as redes quânticas com otimismo
Antes de avançarmos, é importante revisitar um conceito particularmente exótico e interessante: o emaranhamento quântico.
Esse fenômeno não tem equivalente na física clássica e consiste no fato de que o estado dos sistemas quânticos envolvidos, que podem ser dois ou mais, é idêntico. Isso significa que esses objetos fazem parte de um mesmo sistema, mesmo que estejam fisicamente separados. Na verdade, a distância não importa.
Se duas partículas, objetos ou sistemas estão entrelaçados por meio desse fenômeno quântico, quando medimos as propriedades físicas de um deles, estaremos instantaneamente condicionando as propriedades físicas do outro sistema com o qual está entrelaçado, mesmo que esteja do outro lado do Universo.
Isso soa como ficção científica, é verdade, mas por mais estranho e surpreendente que pareça, esse fenômeno foi comprovado empiricamente. De fato, ele é, juntamente com a superposição de estados, um dos princípios fundamentais da computação quântica.
Agora, voltando ao experimento realizado pelos cientistas do ICFO. Como mencionei no início deste artigo, eles conseguiram enviar um fóton de forma instantânea para um qubit físico.
O aspecto mais notável desse fenômeno é que o fóton contém informação. Esses pesquisadores usaram dois fótons entrelaçados para transportar a informação de maneira instantânea, e, uma vez que a informação chegou ao seu destino, eles a armazenam em memórias muito especiais, conhecidas como memórias quânticas multiplexadas.
Uma das principais implicações desse experimento é que ele demonstra ser possível transferir informação quântica de forma eficiente e a longas distâncias. Esse é um requisito fundamental para o sucesso das futuras redes quânticas.
Além disso, um ponto crucial é que os pesquisadores utilizaram um enlace de fibra óptica para transferir um dos fótons entrelaçados até o destino, o que mostra que a atual infraestrutura de fibra óptica pode ser usada para sustentar essas redes quânticas.
Em resumo, esse experimento nos convida a olhar com otimismo para um futuro em que será possível transferir grandes volumes de informação de maneira essencialmente instantânea e segura a longas distâncias. Parece promissor, não é?
Imagen | ICFO
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