Uma rede quântica pode teletransportar informações entre nós desconectados usando o chamado entrelaçamento quântico – um passo importante para a construção de uma internet quântica super segura.

Objetos que compartilham um emaranhamento quântico têm propriedades vinculadas. O emaranhamento é central para as propostas de uma internet quântica, que pode melhorar muito a privacidade em comparação com os sistemas atuais de internet. Uma ideia é construir uma rede de bits quânticos conectados, ou qubits, que estão emaranhados com qubits em outros lugares da rede, e não com os nós vizinhos com os quais estão diretamente ligados. Mas o emaranhamento desses qubits de rede até agora só foi demonstrado com qubits diretamente conectados.

Ronald Hanson, da Delft University of Technology, na Holanda, e seus colegas construíram uma rede simples contendo vários qubits baseados em diamantes organizados em três nós, apelidados de Alice, Bob e Charlie. Não havia conexão direta entre Alice e Charlie, apenas um link indireto que cada um compartilhava com Bob. Mas Alice e Charlie compartilhavam um emaranhado quântico, o que significa que é impossível medir a informação de um deles sem alterar o estado do outro.

Quando o estado quântico de Charlie foi alterado, o estado de Alice também mudou, o que significa que a informação “teleportou” através de Bob sem passar por ela.

“É realmente o teletransporte como nos filmes de ficção científica”, diz Hanson. “O estado, ou informação, realmente desaparece de um lado e aparece do outro lado, e como não está viajando no espaço intermediário, [os dados] também não podem se perder.”

Embora o uso do emaranhamento dessa maneira tenha sido teoricamente possível por décadas, ele só foi demonstrado com sucesso aqui porque os qubits nos nós incluem qubits de “memória”, que podem manter estados quânticos por períodos de tempo mais longos do que os qubits padrão.

Construir uma rede de internet quântica não oferece nenhum aumento de velocidade em relação a um sistema convencional, mesmo que dois nós na rede mudem no mesmo instante. Isso ocorre porque os usuários que compartilham informações sobre alterações na rede devem fazê-lo por meio de comunicação tradicional não quântica. Mas uma web quântica oferece funções verdadeiramente privadas, como comunicação à prova de espionagem ou servidores de dados que nunca podem descobrir a fonte de dados que estão processando. “Provavelmente também há muitos [aplicativos] que ainda precisamos descobrir”, diz Hanson.

Enquanto Hanson e sua equipe são os primeiros a construir e testar uma rede quântica na qual nós não vizinhos estão emaranhados, outras equipes vêm experimentando diferentes tipos de comunicação quântica, como aquelas que usam fótons emaranhados.

“Testar esses tipos de experimentos em diferentes plataformas é muito importante”, diz Charles Adams, da Durham University, Reino Unido. “Ainda não sabemos qual tecnologia [vai ter sucesso] – talvez seja algum tipo de híbrido de tecnologias diferentes.”

Referência do periódico: Nature, DOI: 10.1038/s41586-022-04697-y

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