Em 2024, pesquisadores conseguiram teletransportar um estado quântico da luz por mais de 30 km de cabo de fibra óptica enquanto o enlace estava tomado por um intenso tráfego de internet - um marco de engenharia que, por muito tempo, foi tratado como inviável.
A demonstração, conduzida por uma equipa nos Estados Unidos, não vai fazer você “sumir” para chegar ao trabalho mais cedo nem acelerar o download dos seus vídeos de gatos favoritos. Ainda assim, ela sinaliza um avanço decisivo: a possibilidade de levar estados quânticos através da infraestrutura já existente abre caminho para uma rede de computação conectada por tecnologia quântica, criptografia aprimorada e novas abordagens poderosas de sensoriamento.
“Isso é incrivelmente empolgante porque ninguém achava que fosse possível”, afirma Prem Kumar, engenheiro de computação da Northwestern University e líder do estudo.
Resumo em vídeo do estudo
Assista ao clipe abaixo para uma síntese da pesquisa:
“Nós mostramos um caminho para que redes quânticas e redes clássicas de próxima geração compartilhem uma infraestrutura unificada de fibra óptica. Na prática, isso abre a porta para levar as comunicações quânticas a um novo patamar.”
O que é teletransporte quântico - e por que ele lembra ficção científica
Com uma semelhança distante com os sistemas de transporte de Star Trek, que “desmaterializam” pessoas num piscar de olhos, o teletransporte quântico não move matéria de um ponto a outro. Em vez disso, ele pega o conjunto de possibilidades quânticas associado a um objeto num local e, ao destruir cuidadosamente esse estado original, impõe a mesma configuração de possibilidades a um objeto equivalente noutro local.
Embora a medição dos dois objetos faça com que os resultados “batam” instantaneamente, a criação dessa ligação - o emaranhamento das suas identidades quânticas - ainda depende do envio de um único pacote/onda de informação entre dois pontos no espaço.
O desafio: manter um estado quântico “vivo” no mundo real
O estado quântico de qualquer objeto é como um borrão de probabilidades que pode colapsar para uma realidade definida pouco depois de ser preparado. Ondas eletromagnéticas do ambiente e o efeito térmico do movimento incessante de partículas (colisões e vibrações) reduzem rapidamente a relevância quântica por meio da decoerência, a menos que exista algum tipo de proteção.
Proteger estados quânticos dentro de computadores já é difícil. Mas enviar um único fóton por fibras ópticas que “cantam” com transações bancárias, vídeos de gatos e mensagens de texto, mantendo intacto o seu estado quântico, é muito mais intimidador. É como jogar um algodão-doce delicadíssimo no rio Mississippi e esperar que ele continue com o mesmo sabor no fim do percurso.
Teletransporte quântico em fibra óptica com tráfego de internet: como a equipa contornou a interferência
Para preservar o estado do seu fóton solitário contra uma corrente de dados de 400 gigabits por segundo de tráfego de internet, os pesquisadores aplicaram um conjunto de técnicas para restringir o canal do fóton e diminuir a probabilidade de ele se espalhar (espalhamento) e se misturar com outras ondas presentes na fibra.
“Nós estudamos cuidadosamente como a luz se espalha e posicionamos os nossos fótons num ponto criterioso em que esse mecanismo de espalhamento é minimizado”, explica Kumar.
“Descobrimos que era possível fazer comunicação quântica sem interferência dos canais clássicos que estão simultaneamente presentes.”
Outros grupos já tinham conseguido transmitir informação quântica junto com fluxos de dados clássicos em simulações de internet. A equipa de Kumar, porém, foi a primeira a teletransportar um estado quântico ao lado de um fluxo real de internet, numa situação que se aproxima muito mais do que acontece no mundo fora do laboratório.
Por que isso aproxima a internet quântica - sem “reinventar” a internet
Cada teste reforça a ideia de que a internet quântica tende a tornar-se inevitável, oferecendo a engenheiros de computação um conjunto de ferramentas totalmente novo para medir, monitorar, criptografar e calcular aspectos do mundo de formas antes impraticáveis - e, crucialmente, sem exigir que se reconstrua toda a internet do zero.
“O teletransporte quântico tem a capacidade de fornecer conectividade quântica de forma segura entre nós geograficamente distantes”, diz Kumar.
“Mas muitas pessoas assumiram por muito tempo que ninguém construiria uma infraestrutura especializada só para enviar partículas de luz. Se escolhermos os comprimentos de onda adequados, não precisaremos construir uma nova infraestrutura. Comunicações clássicas e comunicações quânticas podem coexistir.”
Implicações práticas e próximos passos
Na prática, a coexistência entre comunicações clássicas e comunicações quânticas na mesma fibra pode acelerar a adoção em rotas já consolidadas, como ligações entre centros de dados, redes metropolitanas e dorsais de telecomunicações. Isso também ajuda a reduzir custos e a complexidade de implantação, já que uma parte relevante do desafio passa a ser engenharia de canal, alocação espectral e mitigação de ruído - em vez de obras físicas extensas.
Ainda assim, para ampliar distâncias e escalar para muitos “nós” (pontos) numa rede, a área continua a depender de avanços complementares, como repetidores quânticos, memórias quânticas e melhores estratégias de sincronização e correção de erros. O resultado apresentado aponta uma direção clara: fazer o quântico caber no mundo real, aproveitando o que já existe.
Publicação
A pesquisa foi publicada na revista Optica.
Uma versão anterior deste artigo foi publicada em dezembro de 2024.
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