Físicos quânticos conseguem “driblar” a velocidade da luz

Pelo que sabíamos até agora, existia uma regra estabelecida no Universo: as informações, assim como todas as outras coisas, só conseguem viajar através do espaço-tempo dentro de um limite de velocidade.

A física quântica volta a provar que o que sabemos não significa quase nada: um grupo de físicos quânticos acabou de descobrir como dobrar o limite da velocidade da luz.

Em circunstâncias normais, o limite máximo de transferência de informação – algo como a largura de banda do Universo – é um bit por partícula fundamental, movendo-se não mais rápido do que a velocidade da luz. Isso no “universo clássico”.

Se você deseja enviar uma mensagem composta pelos bits 1 ou 0 para um amigo que acabou de se mudar para um lugar que fica a um ano-luz de distância e tudo o que tem é um único fóton, é possível codificar esse único número binário no fóton e enviá-lo à velocidade da luz, seguindo as regras clássicas da física, e esse amigo receberá a mensagem um ano depois.

Se seu amigo quiser usar esse fóton para enviar uma resposta, terá que esperar mais um ano, e se quiser enviar mais informações nesse tempo, precisaria de mais fótons.

Mas em um novo artigo publicado em fevereiro nas Physical Review Letters, dois físicos quânticos mostraram que é teoricamente possível dobrar a “largura de banda”. A técnica descrita no artigo, intitulada “Comunicação bidirecional com uma única partícula quântica”, de certa forma “dribla” a velocidade da luz.

É impossível que qualquer coisa viaje mais rápido que a velocidade da luz. Porém, graças ao entrelaçamento quântico, é possível que as duas pessoas que tentam se comunicar enviem um pouco mais de informação usando a mesma partícula ao mesmo tempo.

Se as duas pessoas quiserem fazer isso, os cientistas dizem que teriam que colocar a partícula em uma “superposição de diferentes locais espaciais“.

“Isso geralmente é descrito como estar em dois lugares ao mesmo tempo”, simplifica o coautor Flavio Del Santo, da Universidade de Viena, na Áustria. A realidade é um pouco mais complicada, mas imaginar a partícula em dois lugares ao mesmo tempo é um atalho útil para entender o que acontece aqui.

Del Santo e o coautor, Borivoje Dakić, do Instituto de Ótica Quântica e Informação Quântica na Áustria, chamam seus comunicadores quânticos de Alice e Bob. Digamos que Alice e Bob têm a mesma partícula no início da comunicação. Cada um pode codificar um único bit de informação, um 1 ou um zero, na partícula.

A comunicação continua limitada pela velocidade da luz, mas os dois comunicadores conseguem ver a informação enviada pelo outro em metade do tempo. Quando Alice codifica um “1” na partícula, Bob não vê imediatamente.

Alice ainda tem que enviar a partícula. Mas nesta situação especial, Alice e Bob podem codificar um pouco de informação na partícula e enviá-la um ao outro ao mesmo tempo.

A mensagem que cada um deles vê quando a partícula chega é o resultado da própria informação, e a informação do interlocutor será então adicionada. Se Alice codificou um zero e Bob um 1, cada um deles verá um 1, que é o resultado da codificação.

Como Alice sabe que colocou um zero, ela sabe então que Bob colocou um 1. E como Bob sabe que colocou um 1, saberá que Alice colocou um zero. Se ambos colocaram um 1, ou ambos colocaram zero, o resultado será zero.

Em cada situação, ambos os receptores saberão o que o outro enviou – e terão cortado pela metade o tempo que geralmente demora para que duas pessoas enviem bits de informação usando uma única partícula de luz.

O artigo é puramente teórico, mas Del Santo e Dakić se associaram a uma equipe de experimentalistas da Universidade de Viena para mostrar que o método pode funcionar no mundo real.

É importante relembrar, no entanto, que essa parcela de resultados ainda não passou por revisão e publicação em uma revista científica.

Nesta segunda etapa, os cientistas usaram divisores de feixe para separar fótons em superposição espacial, o que significava que estavam, de certa forma, em dois lugares ao mesmo tempo.

Ao fazer isso, conseguiram realizar exatamente o que o primeiro artigo descreveu, a codificação de bits em fótons divididos, seu agrupamento e a interpretação dos resultados.

Os cientistas também mostraram que, com uma leve modificação, a técnica poderia ser usada para realizar uma comunicação perfeitamente segura.

Se um dos comunicadores, Alice, insere uma sequência aleatória de bits e Bob codifica a mensagem verdadeira e coerente, nenhum espião poderia descobrir o que Bob falava com Alice sem saber o que Alice tinha enviado.

A segurança dos dados é uma das principais promessas da internet quântica.

Ciberia // ZAP

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