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Pesquisadores mostram o elo faltante para termos uma internet quântica

POR Bruno Dias EM Curiosidades 25/03/20 às 16h16

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A internet é um sistema global de redes de computadores interligadas, que utilizam um conjunto próprio de protocolos (Internet Protocol Suite ou TCP/IP), com o propósito de servir progressivamente usuários no mundo inteiro. É uma rede de várias outras redes, que consiste de milhões de empresas privadas, públicas, acadêmicas e de governos, com alcance local e global e que está ligada por uma ampla variedade de tecnologias de rede eletrônica, sem fio e ópticas.

Com o  passar dos anos, a internet foi se popularizando cada vez mais. Mas ainda não é possível, termos uma internet quântica. Mas um novo estudo, da Universidade de Harvard e do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, conseguiu ver o elo que estava faltando para a internet quântica seja prática e funcional. Eles viram uma forma de corrigir os sinais perdidos.

Há mais de 20 anos, que os pesquisadores tentam criar uma rede quântica. E a maior dificuldade que eles tiveram, até hoje, é em enviar sinais quânticos por grandes distâncias sem perda.

Então, o trabalho feito pelos cientistas americanos foi achar uma forma de corrigir essa perda de sinal. Eles fizeram isso com um protótipo de "nó quântico", que consegue capturar, armazenar e emaranhar bits de informações quânticas.

"Esta demonstração é uma inovação conceitual que pode estender o maior alcance possível de redes quânticas. E potencialmente, possibilitar muitas novas aplicações de uma maneira que é impossível com qualquer tecnologia existente", explicou Mikhail Lukin, um dos autores da pesquisa.

Pesquisa

Desde as primeiras tecnologias da informação, como o telégrafo, até a internet de fibra ótica, os sinais se degradam e se perdem quando eles são transmitidos em longas distâncias. Exatamente por esse problema que, na metade dos anos 1800, os repetidores foram inventados.

Depois de 200 anos, a técnica é usada nas comunicações de longa distância, para que os erros sejam amplificados e corrigidos. Ou seja, se João quiser enviar uma mensagem para Maria, essa mensagem vai viajar por uma linha, mais ou menos reta, e passará por repetidores. Neles, ela vai ser lida, amplificada e corrigida.

O ruim desse processo é que ele é vulnerável a ataques. Na rede quântica, são usadas partículas de luz, os fótons, entrelaçadas para que o envio da mensagem seja feito. Esse emaranhamento quântico permite que bits de informação sejam correlacionados entre dois pontos distantes de forma perfeita. Já que eles não mudam sua natureza, as mensagens entrelaçadas são totalmente seguras. O que quer dizer que elas não podem ser hackeadas.

Mas independente se a comunicação for clássica ou quântica, ela é afetada pela perda convencional de fótons. E o que faz com que ela seja ultra segura é o mesmo motivo, pelo qual não se pode usar repetidores para consertar a perda de informação.

Solução

A solução, para esse problema, é o que os pesquisadores chamam de "repetidor quântico". Ao contrário de um receptor clássico que repete um sinal por uma rede existente, o quântico cria uma nova rede de partículas entrelaçadas para transmitir a mensagem.

E a cada estágio dessa rede quântica, um receptor tem que capturar e processar bits de informação quântica, para corrigir erros. Então, elas os armazenam por um tempo suficiente, para que o resto da rede fique pronta.

Mesmo com esse trajeto, existem dois grandes problemas. Primeiro, que os fótons são super difíceis de se capturar, e segundo, que a informação quântica é bem frágil e complicada de armazenar.

Para tentar resolver esses problemas, os cientistas estão trabalhando em um sistema que consiga executar bem as duas tarefas.

Aplicações

A internet quântica tem várias aplicações interessantes. Ela pode ser usada para enviar mensagens que não poderão ser hackeadas, pode fazer o GPS ser mais preciso. E permite a computação quântica, baseada na nuvem.

Essa pesquisa é a primeira demonstração em nível de sistema de grandes avanços em nano fabricação. Também em fotônica e controle quântico. Isso pode fazer com que essa tecnologia se torne real, uma vez que as pessoas vejam a vantagem quântica na comunicação de informações.

"Atualmente, estamos trabalhando para estender essa pesquisa implantando nossas memórias quânticas em links de fibra ótica urbanos reais. Planejamos criar grandes redes de memórias quânticas emaranhadas. E explorar as primeiras aplicações da internet quântica", concluiu outro pesquisador do estudo, Ralf Riedinger.


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Bruno Dias
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