Redes quânticas avançadas podem se tornar protótipos de uma internet quântica

Uma das redes quânticas mais complexas já construídas permitirá que 18 pessoas se comuniquem com segurança graças à física quântica. Os pesquisadores por trás do estudo afirmam que ele oferece um caminho prático para a construção de uma Internet quântica global, mas alguns estão céticos.

A tão esperada internet quântica permitiria que computadores quânticos se comunicassem remotamente por meio da troca de partículas de luz chamadas fótons, unidas por emaranhamento quântico. Também será possível interligar redes de sensores quânticos e enviar e receber comunicações que os computadores clássicos não conseguem hackear. Mas interligar o mundo quântico não é tão simples como instalar cabos. Isso ocorre porque é difícil garantir que um nó da rede possa se entrelaçar com outro.

agora, Chen Shenfeng da Universidade Jiao Tong de Xangai, na China, mostraram como conectar duas redes quânticas. Primeiro, construíram duas redes com 10 nós cada. Todos eles compartilham o emaranhamento quântico e são, na verdade, duas versões menores da Internet quântica. Em seguida, sacrificamos um nó de cada rede e fundimos os dois em uma rede maior e totalmente interligada, permitindo que todos os pares dos 18 nós restantes se comunicassem.

Conectar 18 computadores clássicos em rede é uma tarefa simples que requer apenas componentes muito baratos, mas no mundo quântico, onde os fótons individuais precisam ser compartilhados entre vários usuários com tempo muito preciso, são necessárias tecnologia e conhecimento de ponta. Até mesmo a comunicação entre pares de dispositivos é complexa, mas permitir a comunicação de qualquer par entre 18 usuários é algo sem precedentes.

“Nossa abordagem fornece capacidades importantes para a comunicação quântica entre diferentes redes e é vantajosa para a construção de uma Internet quântica em grande escala que permite a comunicação entre todos os usuários”, escreveram os pesquisadores em seu artigo, que não respondeu a um pedido de comentário.

Como explicam os pesquisadores, essa fusão de redes requer um processo chamado troca de emaranhamento. Os fótons podem ser emaranhados quânticamente realizando uma observação específica chamada medição de Bell. Medir o estado de um fóton de cada um dos dois pares de fótons emaranhados liga simultaneamente os dois fótons mais distantes na cadeia, mas tentar ver seus estados diretamente destrói o frágil equilíbrio quântico e, portanto, esgota os estados dos fótons medidos.

“Esta não é a primeira vez que a troca de emaranhados é mostrada”, diz ele Siddharth Joshi Na Universidade de Bristol, Reino Unido. “O que eles fizeram foi criar um esquema que permite a troca entre redes de uma forma um pouco mais conveniente.”

Joshi disse que a pesquisa em comunicações quânticas está atualmente dividida entre a transmissão de informações entre dois dispositivos em distâncias cada vez mais longas, às vezes em satélites, e a criação de protocolos e métodos para conectar de forma confiável um grande número de dispositivos em distâncias curtas. Este estudo se enquadra nesta última categoria. “Ambos são muito importantes”, diz ele.

mas Roberto Jovem O professor da Universidade Lancaster, na Grã-Bretanha, disse que embora o resultado tenha sido uma conquista técnica incrível que exigiu habilidade e vastos recursos, ele acreditava que era improvável que servisse como protótipo para futuras redes quânticas em grande escala, dado o custo e a complexidade.

“Isso está longe de ser prático e longe de ser algo que possa ser implementado no mundo real”, disse Young. “O argumento do artigo é que este é o futuro da convergência de redes quânticas, mas há muitos desafios frustrantes a superar para chegar lá.”

Um problema é que os chamados repetidores quânticos são necessários para transmitir informações a longas distâncias. Os fótons são frequentemente perdidos em cabos de fibra óptica à medida que a distância aumenta, e a medição destrói o estado do fóton, de modo que a informação quântica não pode ser lida ou retransmitida e, portanto, o sinal não pode ser melhorado ao longo de seu caminho. Se os repetidores quânticos funcionassem, seriam capazes de enviar sinais por distâncias maiores, mas construir esses dispositivos tem se mostrado difícil.

“Sabemos que para realmente construir uma rede quântica, é realmente necessário algum tipo de repetidor quântico”, diz Young, que não aparece nesta demonstração de rede.