No caminho para a Internet quântica, os cientistas foram pela primeira vez capazes de registrar e ler informações quânticas em estados de fótons

A sensibilidade dos estados quânticos às interferências externas mais fracas continua a ser um obstáculo no caminho para a Internet quântica e para a computação quântica distribuída. A solução para o problema será a descoberta da memória quântica, que permitirá armazenar e ler estados quânticos sem destruição. Isso eliminaria o problema dos repetidores quânticos e da implantação de redes globais de Internet quântica.

Fonte da imagem: Imperial College London

Um grupo de cientistas do Imperial College London propôs a sua própria maneira de resolver estes problemas. Eles criaram e testaram uma plataforma para registrar os estados quânticos dos fótons em uma nuvem de átomos de rubídio. Sabe-se que átomos frios neutros costumam atuar como plataformas com propriedades quânticas pronunciadas.

Os pesquisadores criaram um sistema completo para gerar fótons, convertendo seus comprimentos de onda nos comprimentos de onda necessários para transmissão por uma rede de fibra óptica e gravação em uma nuvem de átomos de rubídio. O laser tornou-se uma espécie de ativador de “memória”, cujo pulso o ligava e desligava. Os fótons foram gerados por pontos quânticos e, em seguida, por meio de filtros e moduladores, receberam uma frequência diferente, correspondente a um comprimento de onda de 1529,3 nm para transmissão pela óptica.

Antes dos átomos de rubídio entrarem na nuvem, a frequência dos fótons foi submetida a outro ajuste, mas com o objetivo de garantir que os átomos de rubídio pudessem absorvê-los. Essa memória foi chamada de ORCA (absorção em cascata não ressonante). O pulso de laser mencionado acima alterou as propriedades dos átomos de rubídio em termos de absorção de fótons.

Experimentos mostraram que o sistema pode operar em equipamentos de fibra óptica padrão. A eficiência de armazenar estados quânticos de fótons e extraí-los sem destruição foi de 12,9%. Obviamente, serão necessários anos, senão décadas, para implementar este desenvolvimento na prática, mas este já é um resultado que pode ser desenvolvido. Felizmente, ele não é o único e algo pode se tornar realidade muito mais cedo. Por exemplo, a memória quântica óptico-mecânica proposta pelos dinamarqueses baseia-se no armazenamento dos estados quânticos dos fótons em fônons. Mas isso é outra história.