Pesquisadores de engenharia estão desenvolvendo um dispositivo que poderia servir como a espinha dorsal de uma futura Internet quântica. O professor de Engenharia da Universidade de Toronto, Hoi-Kwong Lo e seus colaboradores desenvolveram um protótipo para um elemento-chave para repetidores quânticos totalmente fotônicos, um passo crítico na comunicação quântica de longa distância.
Uma Internet quântica é o maior objetivo no processamento de informações quânticas, permitindo muitas novas aplicações, incluindo a comunicação segura de informações teóricas. A Internet de hoje não foi especificamente projetada para segurança; hacking, arrombamentos e espionagem computacional são prova disso.
Tendo em mente essas limitações, os pesquisadores propuseram outras maneiras de transmitir dados que aproveitassem os principais recursos da física quântica para fornecer criptografia praticamente indevassável. Uma das tecnologias mais promissoras envolve uma técnica conhecida como distribuição quântica de chaves (QKD).
Mas o QKD explora o fato de que o simples ato de detectar ou medir o estado de um sistema quântico perturba esse sistema. Por causa disso, qualquer escuta de terceiros deixaria para trás um rastro claramente detectável, e a comunicação pode ser abortada antes que a informação sensível seja perdida.
Até agora, esse tipo de segurança quântica foi demonstrado em sistemas de pequena escala. Portanto,Lo e sua equipe estão entre um grupo de pesquisadores em todo o mundo responsável pelas bases para uma futura Internet quântica. Esses pesquisadores estão trabalhando para resolver alguns dos desafios na transmissão de informações quânticas em grandes distâncias, usando fibra ótica.
Como os sinais de luz perdem a potência à medida que percorrem longas distâncias através de cabos de fibra ótica, repetidores são inseridos em intervalos regulares ao longo do trajeto. Esses repetidores aumentam e amplificam os sinais para ajudar a transmitir as informações ao longo da linha.
No entanto, como a informação quântica é diferente, os repetidores existentes são altamente problemáticos. Eles exigem o armazenamento do estado quântico, tornando os repetidores muito mais propensos a erros, difíceis de construir e muito caros. O principal motivo para esses custos se dá porque eles operam em temperaturas muito frias, criogênicas.
Uma abordagem disruptiva
Lo e sua equipe propuseram uma abordagem diferente. Eles estão trabalhando no desenvolvimento da próxima geração de repetidores, chamados de repetidores quânticos totalmente fotônicos, que eliminariam ou reduziriam muitas das deficiências dos repetidores quânticos padrão. Com colaboradores da Universidade de Osaka, da Universidade de Toyama e da NTT Corporation no Japão, Lo e sua equipe demonstraram uma prova de conceito de seu trabalho em um artigo publicado recentemente na revista Nature Communications.
Os cientistas desenvolveram repetidores totalmente fotônicos que permitem a medição de Bell adaptativa por tempo reverso. Esses repetidores são totalmente ópticos, oferecendo vantagens que os repetidores atuais baseados em memória quântica não oferecem. Uma das maiores inovações desse método é que ele pode funcionar à temperatura ambiente.
Uma Internet quântica poderia oferecer aplicações impossíveis de implementar na Internet convencional, como segurança impenetrável e teletransporte quântico. Uma rede totalmente óptica é uma forma promissora de infraestrutura para comunicação rápida e eficiente em termos de energia, necessária para uma futura Internet quântica. O caminho para o futuro está aberto.
