Em 2024, um estado quântico de luz foi teletransportado com sucesso por mais de 30 quilômetros de cabo de fibra óptica, mesmo com um volume intenso de tráfego de internet passando pelo mesmo caminho - um avanço de engenharia que, por muito tempo, foi tratado como inviável.
A demonstração, realizada por pesquisadores nos Estados Unidos, não vai fazer você “se transportar” até o trabalho para escapar do congestionamento matinal, nem acelerar o download dos seus vídeos de gatos preferidos.
Ainda assim, conseguir teletransportar estados quânticos usando a infraestrutura que já existe é um passo enorme rumo a uma rede de computação conectada por tecnologias quânticas, a formas de encriptação mais robustas e a novos métodos poderosos de sensoriamento.
"Isso é incrivelmente empolgante porque ninguém achava que era possível", afirma Prem Kumar, engenheiro de computação da Universidade Northwestern que liderou o estudo.
"Nosso trabalho mostra um caminho para redes quânticas e clássicas de próxima geração compartilharem uma infraestrutura unificada de fibra óptica. Basicamente, isso abre a porta para levar as comunicações quânticas ao próximo nível."
Teletransporte quântico de luz em fibra óptica já usada pela internet
Embora lembre à distância os sistemas de transporte de Star Trek, que “desmaterializam” passageiros e os fazem reaparecer em outro lugar em um piscar de olhos, o teletransporte quântico funciona de outra forma: ele pega as possibilidades quânticas de um objeto em um ponto e, ao destruí-lo de maneira controlada, impõe esse mesmo equilíbrio de possibilidades sobre um objeto semelhante em outro local.
Mesmo que a medição dos dois objetos fixe seus destinos no mesmo instante, o processo que entrelaça (emaranha) suas identidades quânticas ainda depende do envio de uma única onda de informação entre dois pontos no espaço.
Por que o teletransporte quântico é tão difícil fora do laboratório
Assim como algodão-doce numa pancada de chuva de primavera, o estado quântico de qualquer objeto é uma névoa de possibilidades que corre o risco de “derreter” e virar realidade pouco depois de surgir. Ondas eletromagnéticas de radiação e o atrito térmico do movimento das partículas rapidamente reduzem a relevância quântica a decoerência, caso não exista algum tipo de proteção.
Manter estados quânticos protegidos dentro de computadores é um desafio por si só. Já enviar um único fóton por fibras ópticas vibrando com transações bancárias, vídeos de gatos e mensagens de texto, e ainda preservar seu estado quântico, é muito mais assustador. Seria como jogar esse algodão-doce quântico no rio Mississippi e torcer para ele continuar com o mesmo sabor lá na frente.
Como a equipe evitou interferência em 400 gigabits por segundo
Para conservar o estado delicado de um fóton isolado contra uma corrente de tráfego de internet de 400 gigabits por segundo, a equipe aplicou diversas técnicas destinadas a restringir o canal do fóton e diminuir a chance de ele se espalhar, se dispersar e se misturar com outras ondas.
"Nós estudamos cuidadosamente como a luz se espalha e colocamos nossos fótons em um ponto criterioso onde esse mecanismo de espalhamento é minimizado", diz Kumar.
"Descobrimos que conseguimos realizar comunicação quântica sem interferência dos canais clássicos que estão presentes ao mesmo tempo."
O que isso sinaliza para a internet quântica
Outros grupos de pesquisa já haviam transmitido informação quântica ao lado de fluxos de dados clássicos em simulações da internet. Porém, a equipe de Kumar foi a primeira a teletransportar um estado quântico junto de um fluxo real de internet.
Cada teste reforça a ideia de que a internet quântica é inevitável, oferecendo aos engenheiros de computação um conjunto totalmente novo de ferramentas para medir, monitorar, encriptar e calcular o nosso mundo de maneiras inéditas - e sem precisar reinventar a internet para isso.
"O teletransporte quântico tem a capacidade de fornecer conectividade quântica com segurança entre nós geograficamente distantes", afirma Kumar.
"Mas, por muito tempo, muita gente presumiu que ninguém construiria uma infraestrutura especializada para enviar partículas de luz. Se escolhermos os comprimentos de onda corretamente, não vamos precisar construir uma nova infraestrutura. Comunicações clássicas e comunicações quânticas podem coexistir."
Esta pesquisa foi publicada em Optica.
Uma versão anterior deste artigo foi publicada em dezembro de 2024.
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