Cientistas chineses conseguiram teletransporte quântico pela primeira vez, registrando estados na memória de estado sólido

Cientistas da Universidade de Nanquim criaram pela primeira vez uma plataforma relativamente simples para comunicação quântica, o que abrirá a possibilidade de implementar uma internet quântica. Na faixa de frequência dos equipamentos de telecomunicações padrão para comunicação por fibra óptica, eles conseguiram transmitir estados quânticos em fótons entrelaçados. Além disso, os cientistas registraram pela primeira vez estados quânticos de fótons em memória de estado sólido, o que garantiu seu sucesso.

Fonte da imagem: Universidade de Nanjing

Hoje, uma rede de nós confiáveis é usada para transmitir estados quânticos na faixa óptica, em cada um dos quais fótons emaranhados com estados quânticos codificados são remontados. Repetidores e relés para essa tarefa ainda não foram inventados. Isso complica a implantação tanto de redes de criptografia quântica (com a transmissão de chaves quânticas) quanto de clusters de computação quântica, uma vez que nós confiáveis precisam ser criados com mais frequência do que a cada cem quilômetros.

O desenvolvimento dos cientistas chineses promete resolver radicalmente o problema da transmissão de estados quânticos a longas distâncias. A plataforma apresentada pelos cientistas consiste em cinco componentes estruturais: um para preparar o estado de entrada, outro para gerar pares de fótons emaranhados (EPR) usando um chip fotônico integrado, o terceiro para medir o estado de Bell, o quarto para distribuição de frequência e ajuste fino, e o quinto é uma memória quântica de estado sólido baseada em conjuntos de íons de érbio. Os quatro primeiros componentes foram usados anteriormente em outros experimentos, e o quinto – memória de estado sólido – é implementado pela primeira vez.

«O teletransporte quântico é sempre um protocolo de comunicação quântica interessante, pois permite que estados quânticos sejam transmitidos sem revelá-los, disse Xiao-Song Ma, líder da equipe de pesquisa. “Para aumentar a distância de transmissão de estados, é essencial incorporar a memória quântica ao sistema de teletransporte quântico.”

Outro ponto-chave do experimento foi o uso de fótons com comprimento de onda “telecom”. Isso significa que fótons entrelaçados podem ser transmitidos por canais ópticos comuns usando equipamentos de transmissão padrão, sem a necessidade de implantar redes novas e exóticas. Assim, a internet quântica pode ser desenvolvida em uma infraestrutura existente, o que se tornará uma solução acessível e econômica.

Em um complexo, cientistas chineses demonstraram a capacidade de propagar o emaranhamento sem remontar os fótons emaranhados. Em vez de nós confiáveis, os estados emaranhados foram gravados na memória de estado sólido em estados de grupo de átomos de érbio (essencialmente repetidores). Dessa forma, o emaranhamento foi propagado por longas distâncias, permitindo a transmissão de estados quânticos ou o teletransporte quântico por distâncias muito maiores por meio de uma rede de fibra óptica.

Isso não é exatamente uma transferência de informação — não é transmitido por teletransporte quântico. Mas permite o estabelecimento de uma conexão confiável e também que clusters de computadores quânticos operem transmitindo estados quânticos, permitindo assim que um algoritmo quântico continue sendo executado em outra plataforma, o que aumentaria significativamente o poder das plataformas de computação quântica.