Imagens são teletransportadas pela rede sem sair do lugar

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/12/2023

Esquema de funcionamento do "quase teletransporte".
[Imagem: Bereneice Sephton et al. - 10.1038/s41467-023-43949-x]

Teletransporte de imagens

Pesquisadores demonstraram pela primeira vez como podemos transportar imagens através de uma rede sem enviar fisicamente os arquivos das imagens.

O teletransporte quântico é um processo já bem demonstrado, que permite que a informação seja movida de um qubit para outro sem precisar mover a própria partícula que contém essa informação. Para isso é usado o entrelaçamento, o fenômeno bizarro que Einstein detestava, chamando-o de ação fantasmagórica à distância.

No ano passado, o teletransporte funcionou pela primeira vez entre qubits distantes, formando uma rede. Contudo, esse transporte à distância até agora só havia sido demonstrado com estados tridimensionais (imagine uma imagem de três píxeis), necessitando, portanto, de fótons entrelaçados adicionais para atingir dimensões mais altas.

Agora, Bereneice Sephton e colegas da Universidade Witwatersrand, na Nova Zelândia, realizaram a primeira demonstração experimental do transporte quântico de estados de alta dimensionalidade usando apenas dois fótons entrelaçados, o que resultou em uma imagem completa sendo teletransportada do remetente para o receptor. Ao utilizar um detector óptico não linear, a equipe conseguiu evitar a necessidade de fótons adicionais.

"Tradicionalmente, duas partes em comunicação enviam fisicamente as informações de uma para a outra, mesmo no reino quântico," explicou o professor Andrew Forbes. "Agora, é possível teletransportar informações para que nunca viajem fisicamente através da conexão - uma tecnologia Jornada nas Estrelas tornada real."

Os experimentos realizados pela equipe demonstraram o teletransporte em até 15 dimensões, mas o esquema é escalonável para dimensões ainda maiores, abrindo caminho para conexões de redes quânticas com alta capacidade de informação.

A técnica promete aprimorar a segurança de serviços críticos, como a segurança bancária.
[Imagem: Bereneice Sephton et al. - 10.1038/s41467-023-43949-x]

Quase teletransporte

A equipe ilustra as aplicações práticas de sua nova técnica de teletransporte quântico usando as operações de um ambiente bancário.

Imagine um cliente que deseja enviar informações confidenciais para o banco, como sua impressão digital para alimentar um sistema de identificação biométrica. Na comunicação quântica tradicional, a informação deve ser enviada fisicamente do cliente para o banco, sempre com risco de interceptação, mesmo se protegida por protocolos seguros.

No esquema de transporte quântico demonstrado agora, o banco envia um único fóton (um de um par entrelaçado) sem nenhuma informação ao cliente, que o sobrepõe com a imagem a ser enviada - usando o novo detector não linear desenvolvido pela equipe. Com isso, a informação "aparece" no fóton entrelaçado que ficou no banco, exatamente como se tivesse sido teletransportada para lá. Nenhuma informação é enviada fisicamente entre as duas partes, de modo que não há riscos de interceptação.

"Este protocolo tem todas as características do teletransporte, exceto por um ingrediente essencial: Ele requer um feixe de laser brilhante para tornar o detector não linear eficiente, para que o remetente possa saber o que deve ser enviado, mas não precisa saber," explica Forbes. "Nesse sentido, não é estritamente teletransporte, mas poderia ser no futuro se o detector não linear puder se tornar mais eficiente."

Contudo, mesmo como está agora, a técnica abre um novo caminho para conectar redes quânticas, introduzindo a óptica quântica não linear como um recurso.

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