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Jun 30, 2023

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19 de abril de 2023 Este

19 de abril de 2023

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por ICFO

O teletransporte quântico é uma técnica que permite a transferência de informação quântica entre dois objetos quânticos distantes, um remetente e um receptor, usando como recurso um fenômeno chamado emaranhamento quântico.

A característica única deste processo é que a informação real não é transferida pelo envio de bits quânticos (qubits) através de um canal de comunicação que conecta as duas partes; em vez disso, a informação é destruída em um local e aparece no outro sem viajar fisicamente entre os dois. Essa propriedade surpreendente é possibilitada pelo emaranhamento quântico, acompanhado pela transmissão de bits clássicos.

Há um grande interesse no teletransporte quântico hoje em dia no campo das comunicações quânticas e redes quânticas porque permitiria a transferência de bits quânticos entre nós de rede em distâncias muito longas, usando emaranhamento previamente compartilhado.

Isso ajudaria a integração das tecnologias quânticas nas redes de telecomunicações atuais e ampliaria as comunicações ultrasseguras permitidas por esses sistemas a distâncias muito longas. Além disso, o teletransporte quântico permite a transferência de informação quântica entre diferentes tipos de sistemas quânticos, por exemplo, entre luz e matéria ou entre diferentes tipos de nós quânticos.

O teletransporte quântico foi proposto teoricamente no início dos anos 90 e demonstrações experimentais foram realizadas por diversos grupos ao redor do mundo. Embora a comunidade científica tenha adquirido uma vasta experiência sobre como realizar esses experimentos, ainda há uma questão em aberto sobre como teletransportar informações de maneira prática, permitindo uma comunicação quântica confiável e rápida em uma rede estendida.

Parece claro que tal infraestrutura deve ser compatível com a atual rede de telecomunicações. Além disso, o protocolo de teletransporte quântico exige que uma operação final seja aplicada no qubit teletransportado, condicionada ao resultado da medição do teletransporte (transmitido por bits clássicos), a fim de transferir a informação com fidelidade e maior taxa, característica chamado feed-forward ativo.

Isso significa que o receptor requer um dispositivo conhecido como memória quântica que pode armazenar o qubit sem degradá-lo até que a operação final possa ser implementada. Por fim, essa memória quântica deve ser capaz de operar de forma multiplexada para maximizar a velocidade de teletransporte de informações quando o remetente e o destinatário estiverem distantes. Até o momento, nenhuma implementação incorporou esses três requisitos na mesma demonstração.

Em um estudo recente publicado na Nature Communications, os pesquisadores do ICFO Dario Lago-Rivera, Jelena V. Rakonjac e Samuele Grandi, liderados pelo Prof. qubit de estado, um fóton armazenado em uma memória quântica multiplexada.

A técnica envolveu o uso de um esquema de feed-forward ativo, que, juntamente com a multimodalidade da memória, permitiu a maximização da taxa de teletransporte. A arquitetura proposta foi compatível com os canais de telecomunicações, possibilitando assim futura integração e escalabilidade para comunicação quântica de longa distância.

A equipe construiu duas montagens experimentais, que no jargão da comunidade costumam ser chamadas de Alice e Bob. As duas configurações foram conectadas por uma fibra óptica de 1 km enrolada em um carretel, para simular uma distância física entre as partes.