Cientistas desenvolvem internet quântica baseada em sinais de luz

Computadores super rápidos podem resolver problemas em muito menos tempo do que as máquinas de hoje. Esses “computadores quânticos” estão a ser desenvolvidos em laboratórios por todo o mundo. Os cientistas já se anteciparam e começam a pensar numa internet quântica baseada em sinais de luz.

Não é simples criar uma tecnologia para um aparelho que ainda não foi tecnicamente inventado, mas as comunicações quânticas são um campo atrativo, porque a tecnologia permitirá o envio de mensagens que são muito mais seguras.

Antes disso há vários problemas a resolver para que a internet quântica funcione: fazer com que os computadores quânticos comuniquem entre si, garantir proteção contra hackers, transmitir mensagens a longas distâncias sem perder parte delas e endereçar mensagens através de uma rede quântica.

Os computadores quânticos podem ser mais poderosos que os clássicos, mas algumas aplicações exigirão ainda mais poder de processamento do que um computador quântico oferece por si só.

Se for possível fazer com que essas máquinas comuniquem entre si, poderão ser ligadas para formar um enorme computador. Mas, como há quatro tipos de computadores quânticos em desenvolvimento atualmente, não será possível que isso aconteça sem uma pequena ajuda.

Alguns cientistas defendem que a internet quântica seja baseada inteiramente em partículas de luz (fotões), enquanto outros acreditam que seria mais fácil criar redes quânticas em que a luz interagisse com a matéria.

“A luz é melhor para a comunicação, mas os qubits de matéria são melhores para o processamento. Ambos são necessários para fazer a rede trabalhar correctamente, mas é difícil fazê-los interagir”, diz Joseph Fitzsimons, cientista do Centro de Tecnologias Quânticas da Universidade Nacional de Singapura, à BBC.

É muito caro e difícil armazenar toda a informação em fotões, diz Fitzsimons, “porque essas partículas não conseguem ver-se umas às outras e passam perto umas das outras, em vez de colidirem”. O especialista acredita que seria mais fácil usar a luz para comunicação e armazenar informação usando eletrões e átomos (na forma de matéria).

Uma aplicação crucial da internet quântica será a distribuição de chaves quânticas, em que uma chave secreta é gerada usando um par de fotões entrelaçados e usada para cifrar informação de uma forma que é impossível para um computador quântico quebrá-la.

Essa tecnologia já existe, e foi demonstrada pela primeira vez no espaço por uma equipa de cientistas da Universidade Nacional de Singapura e da Universidade de Strathclyde, no Reino Unido, em dezembro de 2015.

Mas não é apenas de criptografia que vamos precisar no futuro para garantir a segurança da nossa informação na internet. Os cientistas estão também a trabalhar em “protocolos cegos de computador quântico“, que permitem ocultar qualquer coisa num computador.

“Isso é importante, porque provavelmente não haverá muitos computadores quânticos quando surgirem. As pessoas vão querer correr programas neles, como fazemos hoje com a nuvem”.

Há duas abordagens possíveis para fazer uma rede quântica – com comunicações por terra ou pelo espaço. Ambos os métodos funcionam através do envio de bits comuns de dados pela internet atual, mas, se quisermos enviar dados como qubits no futuro, será muito mais complicado.

Para enviar partículas de luz (fotões), podem ser usados cabos de fibra óptica em terra. No entanto, os sinais de luz deterioram-se ao longo de grandes distâncias, porque os cabos às vezes absorvem a luz.

É possível evitar isso construindo “estações de repetição” a cada 50 km. As estações seriam basicamente laboratórios quânticos em miniatura que tentariam reparar o sinal antes de o enviar para o próximo nódulo da rede.  Esse sistema também apresenta complexidades. Mas, se fosse fácil, não seria assunto para físicos quânticos.

ZAP // BBC

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