Eletrônica

Comunicações quânticas: Luz troca dados com matéria sólida

Comunicações quânticas: Luz troca dados com matéria sólida
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.

Bibliografia:

Quantum entanglement between an optical photon and a solid-state spin qubit
E. Togan, Y. Chu, A. S. Trifonov, L. Jiang, J. Maze, L. Childress, M. V. G. Dutt, A. S. Sørensen, P. R. Hemmer, A. S. Zibrov, M. D. Lukin
Nature
5 August 2010
Vol.: 466, 730-734
DOI: 10.1038/nature09256




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