Cientistas chineses aprenderam a emaranhar fótons com eficiência recorde, o que multiplicará a velocidade da criptografia quântica

A distribuição de chaves quânticas ou criptografia quântica parece ser absolutamente segura contra interceptação. No entanto, a velocidade de geração de chaves, que é baseada no emaranhamento de pares de fótons, ainda é muito, muito baixa. É possível que cientistas chineses tenham feito um avanço nessa direção. O novo método de emaranhar fótons acabou sendo muito mais eficiente do que o método tradicional.

Fonte da imagem: Pixabay

Na distribuição de chave quântica moderna, um par de fótons ligados é obtido usando o chamado espalhamento paramétrico espontâneo, quando um laser é “brilhado” em um determinado cristal. Com uma pequena probabilidade – um caso em dezenas de milhões – um par de fótons se liga, o que significa que suas funções de onda se tornam iguais. Estando separados por longas distâncias, os fótons ligados continuam a “sentir” um ao outro. Medir o estado de um deles afeta instantaneamente o outro. Portanto, é impossível interceptar silenciosamente a chave criptografada por esses fótons – isso se torna imediatamente conhecido.

Em um artigo recente na Nature Photonics, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia da China, na província de Anhui, no sudeste do país, relatou que conseguiu levar a tecnologia de produção garantida de pares de fótons ligados a 27%, o que é um múltiplos de todos os métodos previamente conhecidos.

O método proposto é baseado na tecnologia de criação de um “superátomo” – um aglomerado de centenas de átomos comuns, cujas propriedades repetem as propriedades de seus átomos constituintes. Os cientistas montaram seu “superátomo” a partir de átomos de rubídio. O campo deste um dos átomos do aglomerado foi levado a um estado excitado, conhecido como estado de Rydberg (átomos de Rydberg). À medida que o átomo de Rydberg era bombeado com energia, ele aumentava e começava a interagir com os átomos vizinhos no aglomerado. Isso se manifestou no fato de que os níveis de energia dos átomos vizinhos mudaram para a aparência de um estado de emaranhamento entre um dos pares.

Em uma série de experimentos, os cientistas conseguiram a geração de pares de fótons emaranhados com uma eficiência de 27%. Em condições ideais, os pesquisadores têm certeza, a eficiência do método proposto pode chegar a 100%, o que pode impulsionar a ciência tanto para o desenvolvimento da computação quântica quanto para a comunicação quântica.