Físicos teletransportam partícula para o espaço pela primeira vez

(CV) Science Magazine

Um grupo de investigadores e físicos quânticos chineses teletransportou um fotão, ou seja, uma pequena partícula de energia luminosa, para um satélite que orbita a mais de 500 quilómetros (311 milhas).

O satélite, chamado Micius, lançado em agosto do ano passado permitir experiências relacionadas com o entrelaçamento quântico, a criptografia e o teletransporte, encontra-se agora em órbita a a 500 km da Terra, e é capaz de detectar os estados quânticos de fotões individuais lançados a partir do solo.

O mês passado, a equipa de cientistas, liderada pelo físico chinês Jian-Wei Pan, tinha já conseguido realizar com sucesso uma experiência de teletransporte quântico, que envolveu o envio, do satélite para a Terra, de milhares de pares de fotões entrelaçados – que mantiveram o entrelaçamento entre si em duas estações distantes 1200 km uma da outra.

Numa segunda fase desta experiência, os cientistas conseguiram agora “enviar” para um fotão em órbita no satélite as propriedades alteradas de um seu par entrelaçado em Terra – conseguindo, na prática, “teletransportar” o fotão terrestre.

O teletransporte tornou-se uma experiência típica em laboratórios por todo o mundo e é baseado no fenómeno do entrelaçamento quântico, que ocorre quando dois objetos quânticos se formam no mesmo instante, no mesmo espaço, e partilham as mesmas propriedades.

De acordo com este “entrelaçamento quântico”, mesmo que estejam separados por grandes distâncias, os dois objectos entrelaçados são influenciados um pelo outro e alteram as suas propriedades quando as do outro são alteradas – instantaneamente e independentemente da distância entre eles.

Segundo os especialistas, se as informações de um fotão cujas propriedades são alteradas forem transmitidas a outro fotão, o segundo fotão assume a identidade do primeiro – e é esta mudança de estado que os investigadores classificam como teletransporte.

“O teletransporte de longa distância foi reconhecido como um elemento fundamental em certos protocolos, como as redes quânticas em grande escala e computação quântica distribuída”, afirmam os especialistas ao MIT Technology Review.

Segundo o estudo agora divulgado, não existe uma distância máxima sobre a qual este fenómeno pode ocorrer. No entanto, como os fotões interagem com a matéria na atmosfera ou dentro de fibras ópticas, o entrelaçamento pode desaparecer.

“Experiências anteriores de teletransporte entre locais distantes foram limitadas a uma distância de 100 quilómetros, devido à perda de fotões em fibras ópticas ou canais terrestres livres”, destacaram os cientistas.

Mas, como o satélite Micius orbita a uma altitude de 500 quilómetros, um fotão acaba por viajar através do vácuo durante a maior parte do caminho.

Para minimizar a quantidade de atmosfera no caminho, a equipa de especialistas estabeleceu a sua estação terrestre em Ngari, no Tibete, a uma altitude de mais de 4 mil metros. Portanto, a distância do chão ao satélite variou entre 1.400 quilómetros quando estava perto do horizonte e “apenas” 500 quilómetros.

Para realizar a experiência, os cientistas criaram pares de fotões entrelaçados no solo, a uma taxa de cerca de 4.000 fotões por segundo e, transmitiram um fotão de cada par de fotões para o satélite, mantendo o outro fotão no solo.

MIT Technology Review

Teletransporte quântico da Terra para o espaço

Finalmente, os especialistas mediram as propriedades dos fotões em Terra e dos que estavam em órbita, confirmando que o entrelaçamento tinha ocorrido. Em 32 dias, a equipa enviou milhões de fotões e encontrou resultados positivos em 911 casos.

Apesar de o estudo não ter envolvido o teletransporte de um objeto real, mas informação do estado das partícula, os cientistas são unânimes em considerar que este trabalho “estabelece a primeira ligação fiável terra-satélite e é o primeiro teletransporte quântico de ultra-longa distância”.

O domínio deste conhecimento poderá permitir por exemplo, no futuro, a criação de infraestruturas de comunicação com redes quânticas a uma escala global. Brevemente num dispositivo perto de si, a Internet mais do que rápida: instantânea.