Uma equipe de cientistas austríacos desenvolveu novos métodos para aperfeiçoar o domínio experimental de sistemas quânticos complexos – fundamentais para o futuro de tecnologias como computadores quânticos e criptografia quântica, e que poderão permitir o teletransporte de sistemas quânticos complexos.
Nos últimos anos, grandes empresas como o Google e a IBM têm competido com institutos de pesquisa em todo o mundo para produzir bits quânticos entrelaçados – que, como os bits normais nos computadores convencionais, são a menor unidade de informação em sistemas quânticos – em quantidades cada vez maiores.
O objetivo: desenvolver um computador quântico funcional.
De acordo com um novo estudo, publicado em outubro na revista Nature, físicos da Universidade de Viena e da Academia de Ciência da Áustria se propuseram a usar sistemas quânticos mais complexos do que os bits quânticos entrelaçados bidimensionais, para aumentar a capacidade de informação transmitida com o mesmo número de partículas.
Para aumentar essa capacidade, a nova pesquisa se concentrou na sua complexidade, em vez de aumentar apenas o número de partículas envolvidas. “A diferença na nossa experiência é que, pela primeira vez, envolve três fótons além da natureza bidimensional convencional”, explicou o principal autor do estudo, Manuel Erhard.
A equipe de cientistas usou sistemas quânticos com mais de dois estados possíveis – neste caso em particular, o momento angular de partículas de luz individuais. Esses fótons individuais têm uma capacidade de informação mais alta que os bits quânticos.
O entrelaçamento dessas partículas, contudo, mostrou-se difícil ao nível conceitual. Mas os pesquisadores superaram o desafio utilizando um algoritmo de computador, chamado Melvin, que procura uma implementação experimental. Dessa forma, determinaram a melhor configuração experimental para produzir o entrelaçamento.
Depois de algumas simplificações na configuração experimental, os físicos ainda enfrentaram grandes desafios tecnológicos. Para resolvê-los, usaram tecnologia laser de última geração e uma multiporta especialmente desenvolvida. “Essa multiporta é o coração da nossa experiência e combina os três fótons para que eles sejam entrelaçados em três dimensões”, explicou Erhard.
O esforço valeu a pena: a propriedade peculiar do entrelaçamento de três fótons em três dimensões deverá agora permitir a pesquisa experimental de novas questões fundamentais sobre o comportamento dos sistemas quânticos.
Além disso, os resultados do estudo também podem ter um impacto significativo em tecnologias futuras, como o teletransporte quântico.
“Acho que os métodos e tecnologias que desenvolvemos permitem teletransportar uma proporção maior da informação quântica total de um único fóton, o que pode ser importante para as redes de comunicação quântica”, afirmou Anton Zeilinger, outro pesquisador envolvido no estudo.
Mas mais do que isso, estaria cada vez mais perto o tempo em que será possível aumentar ainda mais a complexidade dos sistemas quânticos teletransportados – talvez chegando ao ponto de fazê-lo com objetos ou seres vivos. Algo que ainda hoje está apenas no campo das mais loucas ideias da ficção científica.
(dr)
Ciberia // HypeScience / ZAP
