segunda-feira, 10 de junho de 2024

CIDADES TESTAM INTERNET QUÂNTICA

 

Esquema da rede quântica operando em Delft,
nos Países Baixos.

Três equipes de pesquisa, trabalhando separadamente, demonstraram uma troca real de informações ao longo de vários quilômetros de fibras ópticas existentes em áreas urbanas reais.

Várias equipes já demonstraram em escala metropolitana o entrelaçamento quântico , o fenômeno pelo qual dois ou mais objetos ficam tão intimamente interligados que contêm a mesma informação, independentemente da distância que os separe. Agora foi mais do que isso, com os fótons entrelaçados sendo usados e manipulados para uma troca de informações entre computadores por meio de instalações de comunicações por fibra óptica que já funcionam nas cidades para a internet atual.

Este feito é um passo fundamental para a criação de uma internet quântica, uma rede que promete a troca de informações mais rápida e com segurança virtualmente inquebrável. 

Na verdade, uma internet quântica poderá fazer bem mais do que garantir a distribuição de chaves criptográficas quase inquebráveis. O uso amplo do entrelaçamento quântico poderá, por exemplo, permitir conectar computadores quânticos separados para formar máquinas distribuídas, maiores e mais poderosas do que cada computador individual.

A tecnologia também poderá viabilizar experimentos científicos inéditos, por exemplo, criando redes de telescópios virtuais com a resolução equivalente à de um telescópio único com centenas de quilômetros de diâmetro. 



Internet Quântica é demonstrada em três cidades
Esquema da rede quântica operando em Boston, nos EUA.


REDES QUÂNTICAS PRÁTICAS

Os experimentos foram realizados nas cidades de Boston, nos EUA, Delft, nos Países Baixos, e Hefei, na China. 

Embora tenham trabalhado com arquiteturas de qubits diferentes, cada uma das três equipes conseguiu conectar com êxito os nós de sua rede usando fótons na parte infravermelha do espectro compatível com as comunicações por fibra óptica, o que é um marco rumo à implementação real de redes quânticas, tornando estas as demonstrações mais avançadas já feitas nesse campo.

Contudo, embora deva usar a infraestrutura de fibras ópticas, a internet quântica não rodará nos mesmos equipamentos. A internet atual usa repetidores (hubs) para reforçar os sinais transmitidos de um ponto a outro, para que eles possam viajar mais longe, mas os repetidores quânticos só agora começaram a ser desenvolvidos. Isto limita muito a distância que os fótons individuais podem viajar antes que sua informação seja perdida, o que pode acontecer até mesmo por variações sutis de temperatura entre um local e outro, ou entre um momento do dia para outro. 

Por isso esses primeiros testes são tão importantes, permitindo que as equipes avaliem os equipamentos disponíveis e estabeleçam exigências para a criação de novas versões desses equipamentos, que sejam mais robustas.

No experimento que rodou em Boston, a rede alcançou uma distância de 35 km; em Delft, o alcance foi de 25 km; e o experimento em Hefei alcançou 12,5 km. A expectativa das equipes é que, até o fim desta década, redes quânticas realistas possam operar em distâncias de até 1.000 km. 

Bibliografia:

Artigo: Entanglement of nanophotonic quantum memory nodes in a telecom network
Autores: C. M. Knaut, A. Suleymanzade, Y.-C. Wei, D. R. Assumpcao, P.-J. Stas, Y. Q. Huan, B. Machielse, E. N. Knall, M. Sutula, G. Baranes, N. Sinclair, C. De-Eknamkul, D. S. Levonian, M. K. Bhaskar, H. Park, M. Loncar, M. D. Lukin
Revista: Nature
Vol.: 629, pages 573-578
DOI: 10.1038/s41586-024-07252-z

Artigo: Creation of memory-memory entanglement in a metropolitan quantum network
Autores: Jian-Long Liu, Xi-Yu Luo, Yong Yu, Chao-Yang Wang, Bin Wang, Yi Hu, Jun Li, Ming-Yang Zheng, Bo Yao, Zi Yan, Da Teng, Jin-Wei Jiang, Xiao-Bing Liu, Xiu-Ping Xie, Jun Zhang, Qing-He Mao, Xiao Jiang, Qiang Zhang, Xiao-Hui Bao, Jian-Wei Pan
Revista: Nature
Vol.: 629, pages 579-585
DOI: 10.1038/s41586-024-07308-0

Artigo: Metropolitan-scale heralded entanglement of solid-state qubits
Autores: Arian J. Stolk, Kian L. van der Enden, Marie-Christine Slater, Ingmar te Raa-Derckx, Pieter Botma, Joris van Rantwijk, Benjamin Biemond, Ronald A.J. Hagen, Rodolf W. Herfst, Wouter D. Koek, Arjan J.H. Meskers, René Vollmer, Erwin J. van Zwet, Matthew Markham, Andrew M. Edmonds, Jan Fabian Geus, Florian Elsen, Bernd Jungbluth, Constantin Haefner, Christoph Tresp, Jürgen Stuhler, Stephan Ritter, Ronald Hanson
Revista: arXiv
DOI: 10.48550/arXiv.2404.03723 









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