Eletrônica

Partícula quântica envia e recebe dados ao mesmo tempo

Partícula quântica permite enviar e receber dados ao mesmo tempo
Alice e Bob são remetente e destinatário ao mesmo tempo. [Imagem: Francesco Massa et al. (2018)]

Comunicação bidirecional simultânea

Classicamente, a informação viaja apenas em uma direção, do remetente ao receptor.

No reino da mecânica quântica, não.

Flavio Del Santo e Borivoje Dakic, da Universidade de Viena, na Áustria, demonstraram teórica e experimentalmente que os fótons podem transportar informações simultaneamente nas duas direções, algo que é "proibido" pelas leis da física clássica.

Para isso, explica a dupla, basta usar uma partícula quântica que tenha sido colocada em uma superposição de dois locais diferentes. Estar em uma superposição quântica significa que a partícula estará "simultaneamente presente" na localização do remetente e do destinatário - nessa superposição de espaço, é mais ou menos como se houvesse um buraco de minhoca entre as duas partículas, permitindo que elas "decidam" onde vão ficar, embora ninguém saiba como é feita essa comunicação entre partículas superpostas.

Portanto, ambos os parceiros podem codificar suas mensagens em uma única partícula quântica ao mesmo tempo e enviá-la.

"Considere o cenário mais simples, onde dois usuários, Alice e Bob, querem trocar um simples bit de informação, ou seja, 0 ou 1. Eles codificam seus respectivos bits (mensagens) ao mesmo tempo, diretamente no estado de superposição de uma partícula quântica. Uma vez que a informação está codificada, os usuários enviam suas 'partes de partícula quântica' um para o outro," explicou Dakic.

Partícula quântica permite enviar e receber dados ao mesmo tempo
Esquema do experimento que comprovou a possibilidade da intercomunicação simultânea. [Imagem: Francesco Massa et al. (2018)]

Comunicação segura e anônima

Entre os dois usuários, é necessário colocar um dispositivo chamado divisor de feixes.

"Com base na mensagem que a partícula carrega, quando ela atinge o dispositivo, ela salta de volta para Alice ou Bob de forma determinística. Mais precisamente, o dispositivo unitário orienta a partícula de um 'modo inteligente', de forma que, no final, Alice e Bob recebem o bit (mensagem) que foi enviado para eles. Por exemplo, se a partícula chegar a Alice, ela saberia que o bit de Bob era exatamente o oposto do seu bit e vice-versa," detalhou Dakic.

Então, ambos enviam e recebem uma mensagem na mesma quantidade de tempo que demoraria para enviar uma mensagem unidirecional usando uma partícula clássica.

Com base em seus experimentos usando fótons, a equipe garante que esse tipo de comunicação tem como vantagens adicionais ser seguro e anônimo - um espião que capturar a partícula quântica no meio do caminho não saberá dizer quem é o remetente e quem é o destinatário e sua ação será denunciada imediatamente porque a partícula será alterada, quebrando a superposição.

Bibliografia:

Two-way communication with a single quantum particle
Flavio Del Santo, Borivoje Dakic
Physical Review Letters
Vol.: 120, 060503
DOI: 10.1103/PhysRevLett.120.060503
https://arxiv.org/abs/1706.08144

Experimental two-way communication with one photon
Francesco Massa, Amir Moqanaki, Flavio Del Santo, Borivoje Dakic, Philip Walther
https://arxiv.org/abs/1802.05102




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