Uma equipe internacional de cientistas da Alemanha realizou a primeira teletransportação quântica do estado de polarização de um fóton entre fótons de diferentes fontes. Isso representou um avanço significativo na criação de uma internet quântica, para a qual até então faltava uma base confiável na forma de repetidores de sinais quânticos. Os estados quânticos não podem ser interceptados sem destruição, o que se tornou tanto uma vantagem quanto uma limitação para essa tecnologia.
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Cientistas da Universidade de Stuttgart, da Universidade de Saarbrücken e do Instituto Leibniz de Dresden (IFW) anunciaram o desenvolvimento. Eles criaram uma fonte de fótons semicondutora com características altamente repetíveis desses quanta de radiação eletromagnética: frequência, fase, polarização e outras características. Em seguida, separaram os pontos quânticos a 10 metros de distância e os conectaram com uma fibra óptica padrão. A ideia era transmitir o estado quântico de um fóton para outro — de uma fonte distante.
O problema é que os estados quânticos só podem ser teletransportados entre partículas emaranhadas, o que exige que sejam completamente idênticas e originárias da mesma fonte. Ler um estado quântico sob as condições de um repetidor convencional na linha significa destruí-lo, o que invalida imediatamente a criptografia quântica como método para transmissão segura de dados. Transferir um estado quântico sem destruí-lo entre fótons de uma fonte e um repetidor seria um avanço significativo, já que o próprio sinal óptico se atenua após apenas algumas dezenas de quilômetros em uma linha de transmissão.
Pesquisadores da Alemanha resolveram o problema de uma maneira original. Eles transferiram um estado quântico na polarização de um fóton para um repetidor, que emitiu um par de fótons emaranhados. Um dos fótons do par foi passado por um canal óptico não linear para suavizar até mesmo as menores diferenças nas características do fóton proveniente da fonte e do repetidor. Isso envolveu principalmente uma correspondência perfeita entre as frequências portadoras dos fótons.
Em seguida, o fóton da fonte e o fóton do repetidor foram passados por um circuito de medição de estado.Bell, onde a polarização do fóton original — o sinal quântico desejado — foi transmitida para o fóton repetidor. Como este último possuía um gêmeo emaranhado, a mesma codificação quântica foi transmitida a ele. Assim, um fóton com o mesmo estado quântico (polarização em superposição) que o fóton original emergiu no repetidor.
Como resultado dessas ações, a função de onda não colapsou durante a transferência do estado quântico, e os dados quânticos puderam ser transmitidos adiante por um fóton da segunda fonte. Os pontos quânticos atualmente emitem fótons com propriedades insuficientemente semelhantes, e a transmissão ocorre em apenas 70% dos casos. Os cientistas prometem aprimorar a tecnologia de produção de pontos quânticos semicondutores para alcançar a máxima precisão.