Cientistas dão passo gigante na Internet Quântica

Mete Atature

Um laser é usado para excitar individualmente “pontos quânticos”, pequenos átomos criados artificialmente, para obter um único fotão “espremido”.

Uma internet capaz de atender às exigências da computação quântica é um dos principais desafios dos cientistas no futuro, mas uma equipa da Universidade Nacional da Austrália (ANU) deu um importante passo em frente com uma descoberta publicada nesta segunda-feira pela revista “Nature Physics”.

O grupo, comandado pelo professor associado da ANU Matthew Sellars, provou que um cristal reforçado com érbio é especialmente indicado para tornar possível uma rede global de comunicações que se aproveite das estranhas propriedades da mecânica quântica.

“Os esforços para construir um computador quântico foram descritos, com frequência, como a ‘corrida espacial do século XXI‘, mas os computadores atuais não foram cientes do seu potencial até termos a internet”, indicou Sellars, chefe de programas no Centro para Computação Quântica e Tecnologia da Informação da ANU.

O especialista indicou que, nesse estudo, foi possível provar que um cristal potencializado com érbio é o material perfeito para criar os componentes essenciais da internet quântica, que vai libertar “todo o potencial dos futuros computadores quânticos”.

Apesar de a equipa ter tido a ideia já há uma década, muitos dos colegas disseram que um conceito tão simples não poderia funcionar, explicou o líder da investigação. “Vendo esse resultado, é genial saber que o nosso enfoque era o correto”, afirmou Sellars.

O estudo mostra como melhorar de maneira significativa o tempo de armazenamento de uma memória quântica compatível com as telecomunicações, um desafio crucial para os investigadores de todo o mundo.

“Uma memória quântica compatível com as telecomunicações é um componente vital para uma internet quântica prática”, indicou a cientista Rose Ahlefeldt, que também participou no projeto.

As memórias permitem armazenar e sincronizar informações quânticas, operações necessárias para a comunicação quântica de longa distância. Por enquanto, os especialistas estão a usar memórias que não funcionam no comprimento de onda correta. Por isso é preciso usar processos de conversão complicados.

“Um processo que pode ser ineficaz e que significa ter que fazer três coisas muito difíceis em vez de uma só”, explicou Ahlefeldt. O érbio tem propriedades quânticas únicas que o permitem operar na mesma banda que as atuais redes de fibra ótica, o que elimina a necessidade do processo de conversão.

Os iões do érbio contidos num cristal pode armazenar informação quântica durante mais de um minuto, ou seja 10 mil vezes mais do que outras tentativas e é um tempo suficiente para que um dia seja possível esse tipo de dado através de uma rede global.

Essa nova tecnologia, disse Sellars, também pode ser usada como uma fonte de luz quântica ou utilizada como uma ligação ótica para dispositivos de computação quântica, ligando-os à nova internet.

O material é compatível com as atuais fibras óticas e, além disso, a versatilidade indica que será capaz de se conectar com muitos tipos de computadores quânticos, incluindo os qubits de silício que usam no centro de computação da universidade australiana e os que estão sendo desenvolvidos por Google e IBM.

Sellars disse que o resultado é “emocionante” porque permite “pegar em grande parte do trabalho teórico que demonstramos e convertê-lo em dispositivos práticos para uma instalação quântica em escala real”.

A criação de um computador quântico – até ao momento só existem protótipos – é um dos desafios enfrentados por cientistas, representantes da indústria e dos governos. A base desse novo equipamento é a física quântica, que estuda as partículas subatómicas, cujas propriedades são muito diferentes das da física clássica.