Uma equipa de investigadores desenvolveu um novo conceito de emissor-recetor para a transmissão de fotões emaranhados através de fibra ótica.
Esta descoberta poderá permitir que a próxima geração de tecnologia de telecomunicações, a Internet quântica, seja transmitida através de cabos comuns de fibra ótica.
Esta tecnologia usa o efeito do entrelaçamento quântico para criar feixes de dados com encriptação inviolável — que nem mesmo os próprios computadores quânticos, ainda em fase de desenvolvimento, seriam capazes de quebrar.
Num novo estudo, publicado o mês passado na Science Advances, os investigadores demonstraram que o emaranhamento dos fotões se mantém mesmo quando estes são enviados em conjunto com um impulso de laser.
“Podemos mudar a cor de um impulso laser com um sinal elétrico de alta velocidade, de modo a que corresponda à cor dos fotões emaranhados. Este efeito permite combinar impulsos laser e fotões da mesma cor numa fibra ótica e separá-los novamente”, explica o primeiro autor do estudo Philip Rübeling, em comunicado.
Este efeito poderia integrar a Internet convencional com a Internet quântica. Até então, não era possível utilizar os dois métodos de transmissão por cor numa fibra ótica.
“Os fotões emaranhados bloqueiam um canal de dados na fibra ótica, impedindo a sua utilização para a transmissão convencional de dados”, conclui o coautor do estudo, Jan Heine.
Institute of Photonics
Conceito do transmissor-recetor que altera a cor de um impulso laser com um sinal elétrico de alta velocidade, de modo a corresponder à cor do fotão emaranhado numa fibra ótica.
É de recordar que os métodos atuais de transmissão de informação quântica emaranhada ao longo da fibra ótica envolvem a multiplexagem espetral. Esta técnica combina uma mistura de frequências de fotões com a informação emaranhada que deve ser separada na outra extremidade.
Com esta tecnologia, os fotões podem ser enviados no mesmo canal de cor que a luz laser, o que implica que todos os canais de cor possam continuar a ser utilizados para a transmissão de dados convencional.
Atualmente, a Internet transmite informação através de cadeias de bits digitais — apenas com 0s e 1s —como sinais elétricos ou óticos. Já a internet quântica usa bits quânticos, ou qubits, que dependem do entrelaçamento quântico — um fenómeno onde partículas ligadas influenciam instantaneamente o estado uma da outra, independentemente da distância.
O entrelaçamento quântico, teoria da física postulada por Erwin Schrödinger em 1935, sugere que partículas que num dado momento tenham interagido entre si ficam entrelaçadas quanticamente.
Este entrelaçamento é a base do chamado Paradoxo EPR, postulado por Albert Einstein, Boris Podolsky e Natahn Rosen, que determina que se alterarmos as propriedades de uma partícula emaranhada, essa propriedade é instantaneamente alterada na outra partícula, independentemente da distância que as separe.
Este efeito, a que Einstein chamou “ação fantasmagórica à distância“, é atualmente a base da computação quântica: transmitir informação à distância, instantaneamente, usando partículas entrelaçadas.
