Comunicações quânticas: Luz troca dados com matéria sólida

Redação do Site Inovação Tecnológica - 19/08/2010

O experimento agora realizado permitiu que bits quânticos trocassem dados a longas distâncias, demonstrando a viabilidade de uma rede quântica distribuída e da troca de dados instantânea entre os qubits.
[Imagem: Jay Penni]

Informática quântica

Físicos da Universidade de Harvard, nos Estados Unidos, conseguiram pela primeira vez trocar informações entre a luz e a matéria a grandes distâncias.

O entrelaçamento de fótons e materiais de estado sólido é um importante passo rumo à informática quântica, aí incluídas a criptografia, as comunicações de longa distância e os computadores quânticos.

Para se tornar uma realidade, a informática quântica exige que os nós das redes quânticas, que processam e armazenam os qubits, sejam conectados entre si pelo entrelaçamento, um estado no qual duas partículas elementares tornam-se tão intimamente ligados que qualquer alteração em um deles é imediatamente sentido pelo outro, qualquer que seja a distância que os separe.

O experimento agora realizado permitiu que bits quânticos - os qubits - trocassem dados a longas distâncias.

Comunicação entre matéria e luz

O entrelaçamento quântico é um dos comportamentos das partículas elementares mais estudados em todo o mundo - e um dos mais estranhos. Até hoje, contudo, os físicos só haviam conseguido entrelaçar fótons e íons ou átomos individuais.

Agora a equipe do Dr. Mikhail Lukin conseguiu criar essa ligação quântica entre os fótons e os seus qubits de diamante, imersos no meio de um material sólido. O Dr. Lukin fez parte do primeiro grupo de pesquisa que, em 2004, conseguiu transferir informação da matéria para a luz.

Na computação e na comunicação quânticas, a necessária interconexão de qubits separados por longas distâncias até agora era uma questão meramente teórica. Ninguém sabia como, ou mesmo se isso seria possível.

"Nosso trabalho avança a discussão, mostrando como se pode ajustar e controlar a interação entre fótons individuais e um material de estado sólido," afirma Emre Togan, que realizou os experimentos. "E o que é mais importante, nós mostramos que podemos registrar nos fótons a informação gravada no qubit sólido."

Nuvem quântica

Com o resultado agora alcançado, o dado registrado no qubit pode ser lido e registrado no fóton, que irá viajar qualquer distância que seja possível, ou prática, e passar essa informação para um outro qubit, em outro ponto da rede.

Quando o processamento nesse segundo ponto da rede alterar o dado no fóton, ele não precisa viajar de volta para levar o dado para o qubit original - por estarem entrelaçados, assim que o fóton é alterado o qubit original é imediatamente alterado.

Se isso parece estranho, ou mesmo impossível, basta lembrar que o entrelaçamento quântico ficou famoso quando Einstein - que odiava a ideia - o chamou de "ação fantasmagórica à distância". Apesar da desaprovação do pai da relatividade, contudo, o entrelaçamento é uma propriedade fundamental da mecânica quântica.

Esta é mais uma demonstração do poderio do tão sonhado computador quântico - uma informação quântica poderá ser distribuída entre inúmeros nós de rede separados por qualquer distância, limitada apenas pela velocidade com que os membros do entrelaçamento - neste caso, os fótons - consigam se propagar no espaço. É o máximo que se pode imaginar em qualquer conceito de nuvem computacional.

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