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Eletrônica

Teletransporte quântico agora é tridimensional

Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/08/2019

Teletransporte quântico agora é tridimensional
É fácil entender porque os qudits são melhores que os qubits.
[Imagem: ÖAW/Harald Ritsch]

Teletransporte quântico

O teletransporte quântico consiste na transferência de informação à distância - seja o estado quântico de uma partícula, seja uma operação lógica inteira - sem mover fisicamente a própria partícula e nem qualquer outro tipo de matéria.

Esse foi um dos maiores avanços no campo da computação quântica nos últimos anos, mesmo ainda sendo limitado: até agora, todos os teletransportes haviam transferido apenas o estado de qubits, ou seja, um sistema de dois níveis, ou dois valores, como 0 e 1 dos bits normais.

Mas o grande trunfo da computação quântica é justamente o fato de que cada bit quântico pode ter n valores simultaneamente, permitindo fazer n computações paralelamente - é por isso que os físicos preferem falar em qudits, onde "d" são os vários valores, ou níveis de energia, da partícula quântica usada para armazenar ou processar informações.

Assim, era necessário dar o próximo passo, e transferir todo o complexo estado quântico do qudit, para não perder nada do potencial dos processadores quânticos.

Teletransporte 3D

Foi o que conseguiu fazer agora uma equipe da China e da Áustria, que afirma ter realizado o primeiro "teletransporte quântico 3D".

O "3D" refere-se a três níveis de informação, mas também pode ser visto como uma analogia com o que seria um teletransporte de objetos grandes. Nessa analogia, se estivéssemos falando de teletransportar uma pessoa, por exemplo, como na ficção científica, até agora seria possível transferir apenas uma fatia da pessoa, como a primeira camada de pele do seu pé. Com este avanço, agora já se tornou possível teletransportar o pé inteiro.

Apenas o pé porque o que Yi-Han Luo e seus colegas conseguiram foi transportar um qutrit, ou seja, três valores possíveis de um qudit, e não a essência do qudit inteiro. Contudo, conseguir transferir ao mesmo tempo não dois (0 e 1), mas três valores (0, 1 e 2) aumenta muito a capacidade de transmissão de informações - a largura de banda - das tecnologias quânticas.

Teletransporte quântico agora é tridimensional
Outro experimento recente, fazendo o teletransporte dentro de um diamante permitiu também entender mais facilmente como esse intrigante fenômeno funciona.
[Imagem: R. Zhou/USTC]

No experimento, os estados quânticos a serem teletransportados foram codificados nos possíveis caminhos que o qutrit - um fóton - pode seguir. Imagine três fibras ópticas saindo do emissor do fóton. Graças à superposição, o fóton pode estar localizado em todas as três fibras ópticas ao mesmo tempo. Para teletransportar esse estado quântico tridimensional, os pesquisadores usaram um divisor de feixe multiportas, que direciona os fótons através de várias entradas e saídas e conecta todas as fibras ópticas.

Em sequida, a equipe usou fótons auxiliares, que também são enviados para o divisor de feixes e podem interferir com os outros fótons. Ajustando esses padrões de interferência, a informação quântica pode ser transferida para outro fóton longe do fóton de entrada, sem que os dois interajam fisicamente.

Teletransportando a essência do qubit

Notícia ainda melhor é que esse conceito experimental não se limita a três dimensões, mas pode, em princípio, ser estendido a qualquer número de dimensões, podendo ser generalizado para teletransportar estados quânticos envolvendo qualquer grau de liberdade com mais de dois níveis, como o momento angular orbital dos fótons, por exemplo, bastando adicionar mais caminhos para os fótons.

É o que a equipe pretende testar a seguir.

Com base nos progressos recentes, dá para apostar que, brevemente, você poderá ver chegando em sua máquina de teletransporte não apenas um pé, mas uma perna, em seguida meia pessoa e, finalmente, um sorridente físico inteirinho comemorando ter finalmente conseguido teletransportar um qudit inteiro.

Bibliografia:

Artigo: Quantum Teleportation in High Dimensions
Autores: Yi-Han Luo, Han-Sen Zhong, Manuel Erhard, Xi-Lin Wang, Li-Chao Peng, Mario Krenn, Xiao Jiang, Li Li, Nai-Le Liu, Chao-Yang Lu, Anton Zeilinger, Jian-Wei Pan
Revista: Physical Review Letters
Vol.: 123, 070505
DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.070505






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