Experimento chinês usou 100 modos de luz para transferir estados quânticos e reconstruir uma imagem da letra “Q”
Teletransporte quântico – O teletransporte quântico acaba de alcançar uma nova escala. Pesquisadores chineses demonstraram que o processo pode ocorrer simultaneamente em 100 canais, sem que seja necessário construir uma infraestrutura eletrônica independente para cada conexão.
O experimento foi conduzido por físicos liderados por Jietai Jing, da Universidade Normal do Leste da China, e os resultados foram publicados na revista Physical Review Letters.
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Apesar do nome, a técnica não permite transportar fisicamente objetos ou pessoas. Na prática, o teletransporte quântico consiste na transferência do estado quântico de um sistema para outro distante, utilizando o entrelaçamento quântico.
100 canais operando simultaneamente
A demonstração representa um avanço para o desenvolvimento de futuras redes quânticas. Além de permitir a transmissão de informações por distâncias cada vez maiores, essas redes precisarão lidar com grandes volumes de dados simultaneamente.
Experimentos anteriores de teletransporte quântico geralmente trabalhavam com um único canal ou com quantidades menores de canais multiplexados. A equipe chinesa buscou ampliar essa capacidade utilizando 100 modos especiais de luz.
Os modos foram organizados em uma matriz de 10 por 10. Cada um deles podia ser controlado de maneira independente e funcionava, na prática, como um canal quântico separado.
Os pesquisadores também produziram uma estrutura equivalente de luz entrelaçada e desenvolveram um sistema totalmente óptico capaz de processar os 100 canais ao mesmo tempo.
Uma das vantagens da abordagem é justamente evitar a necessidade de um sistema eletrônico individual para cada canal. Em uma rede quântica com centenas ou milhares de conexões simultâneas, essa característica pode simplificar consideravelmente a infraestrutura necessária.
Letra “Q” serviu para demonstrar o resultado
Para representar visualmente o funcionamento do sistema, os cientistas escolheram uma imagem da letra “Q”.
Isso não significa, porém, que a imagem tenha sido fisicamente transportada de um ponto a outro.
As informações da figura foram codificadas na matriz composta pelos 100 modos ópticos. Cada modo podia ser interpretado como um pixel, enquanto os estados quânticos da luz eram definidos por propriedades como amplitude e fase.
Após o processo de transmissão, os pesquisadores reconstruíram esses estados no receptor e conseguiram recuperar o padrão correspondente à letra “Q”.
O que ocorreu, portanto, foi a transferência das informações quânticas necessárias para reproduzir o estado no destino, e não o desaparecimento físico de uma imagem em um local seguido por seu reaparecimento em outro.
Fidelidade chegou a 0,60
Para avaliar a eficiência da transmissão, um dos principais parâmetros analisados pelos pesquisadores foi a fidelidade. Essa medida indica o quanto o estado quântico reconstruído corresponde ao estado original e varia de zero a um.
Quanto mais próximo de um for o resultado, maior é a correspondência entre os dois estados.
No experimento com os 100 canais, a fidelidade chegou a 0,60.
Embora o valor possa parecer baixo em termos absolutos, ele ultrapassa o limite de aproximadamente 0,52 considerado referência para esse tipo de transmissão quando não há utilização do entrelaçamento quântico.
Outro aspecto relevante foi o fato de os pesquisadores terem superado esse limite nos 100 canais simultaneamente.
O resultado indica que a expansão da capacidade de uma rede quântica pode não depender necessariamente da construção de dezenas ou centenas de sistemas independentes, o que poderia aumentar significativamente a complexidade de controle da estrutura.
Largura de banda é o próximo desafio
O teletransporte quântico já foi demonstrado anteriormente com diferentes tecnologias, incluindo fótons, átomos e qubits de estado sólido.
Também já foram realizados experimentos em distâncias superiores a 100 quilômetros, inclusive por meio de conexões envolvendo satélites e estações terrestres.
O novo estudo concentra-se em outro obstáculo para a construção de redes quânticas em grande escala: a capacidade de transmissão simultânea, ou largura de banda.
A matriz utilizada pelos pesquisadores possui 10 por 10 modos, mas essa configuração foi limitada principalmente pela potência do laser empregado no experimento, de aproximadamente um watt.
De acordo com os pesquisadores, fontes de luz mais potentes poderiam permitir o uso de uma quantidade maior de modos espaciais e, consequentemente, ampliar o número de canais operando ao mesmo tempo.
O aumento da capacidade, entretanto, precisará ocorrer sem comprometer a precisão necessária para preservar os delicados estados quânticos durante a transmissão.
Por enquanto, o experimento conseguiu reconstruir uma imagem simples da letra “Q”. O principal resultado, porém, está na arquitetura utilizada para chegar até ela: uma estrutura capaz de transportar informações quânticas por 100 canais simultaneamente.
Se essa tecnologia continuar avançando, ela poderá contribuir para o desenvolvimento de futuras redes capazes de conectar computadores e dispositivos quânticos, um dos elementos necessários para transformar a proposta de uma internet quântica em realidade.
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(Com informações de Gizmodo)
(Foto: Reprodução/Imagem gerada com IA)
