Criadas imagens quânticas, rumo ao computador quântico

Redação do Site Inovação Tecnológica - 30/06/2008

[Imagem: Vincent Boyer]

Fibras ópticas transmitem gigantescas quantidades de informação, utilizando fótons individuais. Agora imagine se for possível transmitir uma imagem inteira, formada por bilhões de fótons. E que, se você alterar a cópia dessa imagem que fica na origem, a cópia que chegou ao destino também seja imediatamente alterada, sem necessidade de nenhuma nova transmissão.

Conectadas pela física quântica

São assim as imagens quânticas, demonstradas pela primeira vez por físicos da Universidade de Maryland e do instituto NIST, ambos nos Estados Unidos. Imagens quânticas são pares de padrões visuais complexos, contendo grande quantidade de informação, e que são inextrincavelmente conectadas pelas leis da física quântica.

As duas imagens de cada par são unidas pelo fenômeno conhecido como entrelaçamento quântico. Depois de entrelaçadas, uma das imagens pode ser levada para o outro extremo do Universo, que ela sofrerá as mesmas alterações que forem induzidas na sua "irmã gêmea". Mesmo sendo duas imagens, elas existem como uma individualidade, não sendo possível falar delas separadamente.

Para fazer as imagens quânticas os cientistas precisaram antes criar dois feixes de luz idênticos que interagem por meio de uma técnica conhecida como mixagem de quatro ondas. Ao contrário de tentativas anteriores, o experimento foi considerado pelos especialistas como extremamente simples, versátil e eficiente.

Aplicações práticas

"As imagens sempre foram o método preferido para a comunicação porque elas carregam muitas informações em seus detalhes," afirma Vincent Boyer, um dos autores da pesquisa. "Até agora, porém, as câmeras e outros detectores ópticos têm ignorado um monte de informações úteis nas imagens. Tirando vantagem dos aspectos de mecânica quântica das imagens, nós podemos melhorar aplicações que vão desde tirar fotografias de objetos difíceis de se ver até armazenar dados nos futurísticos computadores quânticos."

"Incertezas" da luz

As fotografias convencionais guardam apenas a cor e a intensidade da luz que incide sobre os sensores (ou sobre os antigos filmes fotográficos). Já a holografia guarda uma informação adicional: a fase da onda, os pontos precisos dos picos e dos vales das ondas de luz.

Só que uma onda de luz é muito mais rica e possui muito mais propriedades do que essas. Mesmo os mais precisos feixes de raios laser apresentam variações sutis porque, como demonstra a mecânica quântica, a luz possui algumas "incertezas" inerentes à sua estrutura. Essas incertezas se apresentam como flutuações nas propriedades do feixe de luz ao longo do tempo - o chamado "ruído".

É o controle dessas flutuações que permitirá aos cientistas detectar objetos de luz muito fraca, produzir imagens ampliadas de melhor qualidade e produzir raios laser muito mais precisos do que os atuais.

Imagens quânticas congeladas

Vislumbrando futuras aplicações também no campo da computação quântica, os cientistas agora querem "congelar" a luz de suas imagens, produzindo imagens quânticas com luz que viaja a velocidade menores do que a velocidade normal da luz.

Essas imagens quânticas congeladas poderão ser úteis para o armazenamento e processamento de informações em futuros computadores quânticos ou ópticos (veja Cientistas aprisionam arco-íris no interior de um metamaterial).

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