Internet quântica: Memórias atômicas diferentes são interligadas à distância

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/08/2022

Cada memória quântica está em um laboratório diferente.
[Imagem: Xi-Yu Luo et al. - 10.1103/PhysRevLett.129.050503]

Rede quântica heterogênea

Pesquisadores chineses demonstraram a conexão de dois pontos de uma rede quântica onde dois dispositivos diferentes estão separados um do outro por uma distância de 12,5 km em linha reta - ou 20,5 km de cabos de fibras óptica.

"Nosso experimento dá um passo significativo em direção a tornar realidade uma rede quântica prática em escala metropolitana," escreveu a equipe da Universidade de Ciência e Tecnologia da China e do Instituto Jinan de Tecnologia Quântica.

Mas qual é a novidade se a China tem uma interligação de comunicação quântica de 2.000 km, conectando Pequim e Xangai, além de satélites que permitem comunicações quânticas com o espaço?

A novidade aqui não está exatamente na distância, mas nas características dos nós quânticos envolvidos.

Enquanto todas as demonstrações anteriores foram feitas usando o emaranhamento - ou entrelaçamento - quântico entre fótons, agora Xi-Yu Luo e seus colegas usaram dois dispositivos de memória baseados em átomos.

E, talvez até mais importante, são dois sistemas de memória quântica diferentes entre si - a conexão de computadores diferentes é essencial para que cheguemos a uma futura internet quântica.

O grande avanço aqui está no uso de nós heterogêneos, ambos usando qubits nucleares.
[Imagem: Xi-Yu Luo et al. - 10.1103/PhysRevLett.129.050503]

Memória e transmissão quântica

Na demonstração, a equipe criou dois nós quânticos em um ambiente urbano, localizados a 12,5 km de distância um do outro em linha reta. No primeiro nó (A), eles fizeram o emaranhamento do dado armazenado no qubit nuclear com um único fóton. Este único fóton foi então enviado para o nó B, onde ele foi usado para armazenar o mesmo dado na segunda memória quântica.

Como o fóton emitido pelo qubit atômico fica na faixa do infravermelho próximo (795 nm), a equipe precisou ainda usar uma técnica de conversão para passá-lo para 1342 nm, um comprimento de onda adequado para transmissões de longa distância por fibras ópticas.

"Nós criamos um emaranhamento átomo-fóton em um nó e enviamos o fóton para um segundo nó para armazenamento via transparência induzida eletromagneticamente. Aproveitamos a transmissão de baixa perda por meio de uma fibra implantada em campo, de 20,5 km, fazendo uso de conversão descendente e conversão ascendente de frequências. O emaranhamento memória-memória final foi verificado como tendo uma fidelidade de 90% via recuperação de fótons," descreveu a equipe.

Outra linha de pesquisa visando a internet quântica usa um mecanismo diferente de comunicação, o teletransporte dos dados.

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