A Holanda criou o primeiro demonstrador quântico de internet do mundo

Os laboratórios têm testado “processadores” quânticos individuais – supercondutores e outros qubits – para trabalhar juntos, mas para uma rede real de sistemas quânticos, nós intermediários também devem ser criados para garantir um trabalho distribuído consistente. Essa se tornará a base da Internet quântica, o primeiro passo decisivo rumo ao qual cientistas da Holanda deram recentemente.

Internet quântica de três nós vista pelo artista. Fonte da imagem: Matteo Pompili para QuTech

Os pesquisadores dentro do laboratório criaram três nós quânticos – relativamente falando, dois computadores quânticos de processador único e um roteador quântico. O roteador continha um segundo qubit que desempenhava o papel de memória quântica. O emaranhamento quântico foi estabelecido sequencialmente entre o qubit do primeiro computador e o qubit do roteador, após o qual foi memorizado no qubit de memória do roteador, então o qubit do roteador foi emaranhado com o qubit do segundo computador, e, finalmente, ocorreu o emaranhamento entre os qubits de ambos os computadores. A animação abaixo dá uma ideia aproximada de como funcionam os nós quânticos.

Uma característica importante do experimento foi que, após estabelecer o emaranhamento direto entre dois “computadores” quânticos, a rede foi capaz de gerar uma “bandeira” de estado. Isso significa que surgiu a base para a construção de protocolos e o dimensionamento da Internet quântica. “Depois de criar [emaranhamento], fomos capazes de preservar os estados emaranhados que ocorreram enquanto os protegíamos do ruído”, disse a pesquisadora Sophie Hermans. “Isso significa que, em princípio, podemos usar esses estados para distribuição de chaves quânticas, computação quântica ou qualquer outro protocolo quântico subsequente.”

Os cientistas publicaram um relatório sobre o trabalho na publicação Science. O estudo foi realizado no centro QuTech, estabelecido pela Delft University of Technology (TU Delft) e a Netherlands Organization for Applied Scientific Research (TNO). Também lembramos que a Intel está trabalhando ativamente com a QuTech, embora neste experimento, muito provavelmente, o equipamento Intel não tenha sido usado (a empresa não lida com qubits em armadilhas de fótons, mas qubits ópticos foram usados ​​no experimento).

Autores do estudo. Fonte da imagem: Marieke de Lorijn para QuTech

No laboratório, os pesquisadores se concentrarão em adicionar mais bits quânticos à sua rede de três nós, bem como adicionar camadas de software e hardware de nível superior. “Depois que todas as camadas de interface e controle de alto nível para a rede foram desenvolvidas, qualquer pessoa pode escrever e executar um aplicativo de rede sem ter que entender como os lasers e criostatos funcionam. Este é o objetivo final ”, disse outro autor do estudo, Matteo Pompili.

Além disso, a primeira Internet quântica urbana distribuída em Amsterdã será construída no próximo ano. O projeto começou há pouco mais de um ano, mas isso é outra história.