“Ação assustadora a distância” de Einstein está se tornando prática
O entrelaçamento
ou emaranhamento quântico é algo tão bizarro que Albert Einstein inicialmente
chamou a ideia de “ação assustadora à distância”, ou “ação fantasmagórica à
distância”.
Agora, não só já provamos que o fenômeno é
real, como estamos muito perto de torná-lo prático, com aplicações muito
interessantes em computação e criptografia.
Pesquisadores do Centro de Dinâmica Quântica da Universidade
Griffith, na Austrália, demonstraram como testar rigorosamente se pares de
fótons exibem a ação assustadora à distância, mesmo em condições adversas.
A verificação desse efeito, mesmo quando muitos
dos fótons são perdidos por absorção ou dispersão à medida que viajam através
de um canal de fibra óptica, é essencial para o desenvolvimento de redes
globais de informação de máxima segurança.
A teoria e sua aplicação
O entrelaçamento quântico é importante em redes
de transmissão de informações, às quais potentes computadores quânticos podem
ser vinculados.
Fótons podem ser usados para formar uma ligação
quântica entre dois locais. Quando um par de fótons é “entrelaçado”, a medição
de um deles determina as propriedades do seu gêmeo ao longo de um canal de
comunicação.
Para transmitir com segurança uma
informação, no entanto, essa ligação quântica precisa passar por um teste
exigente que confirma a presença da “ação à distância” entre as partículas em
qualquer extremidade.
“Falhar no teste significa que um
espião pode estar infiltrando a rede”, explica um dos autores do estudo, Geoff
Pryde.
O obstáculo
À medida que o comprimento do canal
quântico cresce, cada vez menos fótons passam com sucesso através da ligação,
porque nenhum material é perfeitamente transparente, e sempre há algum nível de
absorção e dispersão.
Este é um problema para técnicas de
verificação existentes. Cada fóton perdido torna mais fácil para um espião
infiltrar a mensagem, imitando o entrelaçamento quântico.
Desenvolver um método para testar esse
emaranhamento mesmo com a perda de fótons tem sido um desafio para a comunidade
científica.
A nova equipe contornou a dificuldade
usando teletransporte quântico. Os pesquisadores selecionaram os poucos fótons
que sobreviveram à passagem pelo canal e teletransportaram as partículas
“sortudas” para outro canal quântico, limpo e eficiente.
“Lá, um teste de verificação chamado de
direção quântica pode ser feito sem qualquer problema”, explicou a principal
autora do estudo, Dra. Morgan Weston.
Técnica
O esquema da equipe registra um sinal
adicional que permite que os cientistas saibam se os fótons passaram através do
canal de transmissão.
Logo, os falhados podem ser excluídos,
permitindo que a comunicação seja implementada com segurança mesmo na presença
de alta perda.
Parece simples, mas não é – o
teletransporte exige pares de fótons adicionais de alta qualidade. Estes pares
devem ser gerados e detectados com uma eficiência extremamente alta, a fim de
compensar a linha de transmissão com perdas.
O avanço somente foi possível graças à
incrível tecnologia de detecção de fótons codesenvolvida com o Instituto
Nacional de Padrões e Tecnologia dos EUA.
No futuro
Embora o experimento tenha sido
realizado em laboratório, os pesquisadores testaram canais com perda de fótons
equivalentes a cerca de 80 km de fibra óptica de telecomunicações.
O próximo passo é colocar o método à
prova em condições reais, em redes quânticas sendo atualmente desenvolvidas
pelo Centro de Pesquisa Australiano para Excelência da Computação Quântica e
Tecnologia da Comunicação.
Um artigo detalhando o estudo foi publicado
na revista Science Advances. [ScienceDaily]
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