O dia em que conseguiremos ter comunicações seguras através de centenas ou milhares de quilómetros através de Internet quântica global está cada vez mais próximo. Agora, uma equipa de investigadores criou memórias únicas de emaranhamento de longa duração — com a ajuda de diamantes.
Os esforços para construir uma Internet quântica global receberam um impulso graças a dois desenvolvimentos recentes no armazenamento de informação quântica.
A tecnologia revolucionária chegará para enviar comunicações não pirateáveis ou para ligar computadores quânticos.
Atualmente, a Internet transmite informações através de cadeias de bits digitais, 0s e 1s, na forma de sinais elétricos ou óticos.
A Internet quântica, porém, usaria bits quânticos ou qubits, que dependem do emaranhamento quântico — um fenómeno onde partículas ligadas influenciam instantaneamente o estado uma da outra, independentemente da distância.
Mas só é possível transmitir qubits emaranhados a longas distâncias através de um repetidor quântico – que é, como explica a New Scientist, uma peça de hardware capaz de armazenar o estado emaranhado na memória e reproduzi-lo para o transmitir mais adiante.
Estes repetidores, a serem colocados em pontos estratégicos, garantiriam a integridade dos sinais ao longo de redes extensas.
Embora ainda não haja repetidores quânticos, dois grupos de investigadores criaram memórias de emaranhamento de longa duração em redes quânticas ao longo de dezenas de quilómetros (fator crucial para estes dispositivos).
Esperança em dois nós separados
Um grupo de investigadores da Universidade de Harvard criou uma rede quântica com dois nós separados por um laço de fibra ótica de 35 quilómetros.
Cada nó possui um qubit de comunicação para transmitir informações e um qubit de memória que armazena o estado quântico por um segundo.
Para estabelecer a ligação, emaranhou-se um primeiro nó, contendo um diamante com um buraco atómico, com um fotão que foi enviado para um segundo nó, contendo um diamante similar.
Quando o fotão chega ao segundo nó, emaranha-se com ambos os nós.
O estudo, publicado na semana passa da Nature, mostrou que os diamantes foram capazes armazenar este estado durante um segundo.
A equipa de investigação acredita nos próximos anos poderá ser demonstrado um repetidor quântico totalmente funcional utilizando uma tecnologia semelhante, o que permitiria a criação de redes quânticas que ligariam cidades ou países.
E em três (nós) emaranhados
Separadamente, cientistas da Universidade de Ciência e Tecnologia da China emaranharam três nós, separados por cerca de 10 quilómetros.
Utilizaram, para o efeito, nuvens super-refrigeradas de de centenas de milhões átomos de rubídio para gerar fotões emaranhados, que são depois enviados através dos três nós.
Por fim – detalha este estudo também publicado na Nature -, o nó central coordena os fotões para ligar as nuvens de átomos, que atuam como uma forma memória.
Como explica a New Scientist, o principal avanço dos investigadores chineses consiste em fazer corresponder a frequência dos fotões que se encontram no nó central – para fazer os repetidores quânticos ligarem-se em diferentes nós.
