Engenheiros da Universidade Northwestern, nos Estados Unidos, realizaram um feito histórico: o teletransporte quântico utilizando cabos de fibra óptica já em operação para tráfego de internet. Esse avanço pode simplificar a criação de redes quânticas seguras ao aproveitar a infraestrutura existente.
“Isso é incrivelmente empolgante porque ninguém achava que fosse possível”, afirmou Prem Kumar, autor principal do estudo e professor de engenharia elétrica e computacional na Northwestern. Publicado na revista Optica, o estudo demonstra como comunicações clássicas e quânticas podem coexistir na mesma rede, abrindo caminho para aplicações futuras como a computação quântica e tecnologias avançadas de detecção.
Como funciona o teletransporte quântico?
O teletransporte quântico é baseado no fenômeno de emaranhamento, no qual duas partículas permanecem conectadas, independentemente da distância. Essa conexão permite transmitir informações sem deslocar matéria física. Albert Einstein chamou esse fenômeno de “ação fantasmagórica à distância”.
Imagine duas partículas emaranhadas criadas em laboratório e separadas: uma é enviada para o Local A e outra para o Local B. Quando uma propriedade, como a polarização, é medida na partícula do Local A, a propriedade correspondente no Local B é imediatamente conhecida, não importa a distância entre elas. Esse processo permite a transmissão de estados quânticos, transferindo informações de uma partícula para outra, sem movê-las fisicamente.
Prem Kumar explica: “Em comunicações ópticas, todos os sinais são convertidos em luz. Enquanto os sinais convencionais utilizam milhões de partículas de luz, as informações quânticas usam fótons individuais.” Por meio de uma medição destrutiva, o estado quântico de um fóton é transferido para outro distante, recriando o estado original remotamente.
Essa tecnologia tem potencial para revolucionar a transmissão de dados, oferecendo segurança incomparável. De acordo com os princípios da mecânica quântica, qualquer tentativa de interceptação altera o estado quântico, alertando os envolvidos na comunicação.
Superando desafios na integração de sinais
Combinar comunicações clássicas e quânticas no mesmo cabo é um desafio devido à interferência. Kumar compara o cenário a “uma bicicleta frágil tentando atravessar um túnel lotado de caminhões em alta velocidade”. Para resolver isso, a equipe identificou um comprimento de onda com interferência mínima e usou filtros especiais para proteger os fótons.
No experimento, uma fibra óptica de 30 quilômetros foi usada para transmitir simultaneamente informações quânticas e tráfego de internet de alta velocidade. O teletransporte foi realizado no ponto médio do cabo, confirmando o sucesso da transferência de informações quânticas, mesmo em meio ao tráfego intenso.
“Embora muitos grupos tenham estudado a coexistência de comunicações clássicas e quânticas em fibras ópticas, este é o primeiro a demonstrar o teletransporte quântico nesse cenário”, afirmou Jordan Thomas, coautor do estudo.
O futuro da internet quântica
O próximo objetivo da equipe é ampliar o alcance dos experimentos, explorar infraestruturas reais e desenvolver técnicas como a troca de emaranhamento. Essas melhorias podem viabilizar aplicações quânticas ainda mais sofisticadas.
“Com o teletransporte quântico, é possível conectar nós geograficamente distantes de forma segura”, destacou Kumar. Ao integrar capacidades quânticas em cabos de internet existentes, os pesquisadores evitam custos elevados associados à construção de uma infraestrutura especializada.
Essa conquista aponta para um futuro em que comunicações clássicas e quânticas coexistam harmoniosamente, permitindo que a sociedade aproveite todo o potencial das tecnologias quânticas.
Com informações da ZME Science.
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