Quando surgiram notícias no ano passado de que o computador quântico Sycamore do Google havia realizado um cálculo mais rápido do que os supercomputadores mais rápidos poderiam (SN: 16/12/19), foi a primeira vez que muitas pessoas ouviram falar de um computador quântico.
Os computadores quânticos, que aproveitam as estranhas probabilidades da mecânica quântica, podem se revelar revolucionários. Eles têm o potencial de atingir uma aceleração exponencial em relação às suas contrapartes clássicas, pelo menos quando se trata de resolver alguns problemas. Mas, por enquanto, esses computadores ainda estão em sua infância, úteis apenas para algumas aplicações, assim como os primeiros computadores digitais foram na década de 1940. Portanto, um livro sobre a rede de comunicações que conectará os computadores quânticos – a internet quântica – não está mais do que um pouco à frente de si mesmo?
Surpreendentemente, não. Como o físico teórico Jonathan Dowling deixa claro na Web de Schrödinger, as primeiras versões da internet quântica já estão aqui – por exemplo, a comunicação quântica está ocorrendo entre Pequim e Xangai através de cabos de fibra óptica desde 2016 – e mais estão vindo rapidamente. Então agora é o momento perfeito para ler.
Dowling, que ajudou a fundar o programa de computação quântica do governo dos Estados Unidos na década de 1990, é o guia perfeito. Armado com um suprimento aparentemente infinito de anedotas ultrajantes, analogias memoráveis, trocadilhos e gracejos, ele torna os detalhes teóricos espinhosos da internet quântica divertidos e acessíveis.
Os leitores que desejam mergulhar direto nos detalhes da internet quântica terão que ser pacientes. “Os fótons são as partículas que alimentarão a internet quântica, então é melhor ter certeza de que sabemos o que diabos eles são”, escreve Dowling. Assim, o primeiro terço do livro é uma visão geral histórica da luz, desde a ideia de Newton do século 17 da luz como “corpúsculos” até experimentos que investigam a realidade quântica dos fótons, ou partículas de luz, no final do século 20. Existem algumas pequenas imprecisões históricas – a seção sobre o físico dinamarquês Hans Christian Ørsted repete um conto apócrifo sobre sua descoberta “acidental” da ligação entre eletricidade e magnetismo – e as notas de rodapé dependem muito da Wikipedia. Mas Dowling realiza o que se propõe a fazer: ajudar os leitores a desenvolver uma compreensão da natureza quântica da luz.
Como o livro de 2013 de Dowling sobre computadores quânticos, o aplicativo Killer de Schrödinger, os martelos da Web de Schrödinger mostram as verdades não intuitivas no cerne da mecânica quântica. Por exemplo, a chave para a internet quântica é o emaranhamento – aquela “ação fantasmagórica à distância” em que as partículas estão ligadas ao longo do tempo e do espaço, e medir as propriedades de uma partícula revela instantaneamente as propriedades da outra. Dois fótons, por exemplo, podem ser emaranhados de forma que sempre tenham a polarização oposta, ou ângulo de oscilação.
No futuro, um usuário em Nova York poderia emaranhar dois fótons e enviar um por um cabo de fibra ótica para São Francisco, onde seria recebido por um computador quântico. Como esses fótons estão emaranhados, medir a polarização do fóton de Nova York revelaria instantaneamente a polarização do fóton de São Francisco. Essa estranha realidade de emaranhamento é o que a internet quântica explora em busca de recursos interessantes, como segurança inquebrável; qualquer bisbilhoteiro bagunçaria o delicado emaranhado e seria revelado.
Embora seu livro anterior contenha explicações mais detalhadas sobre a mecânica quântica, Dowling ainda encontra novas analogias divertidas, como “Fuzz Lightyear”, um canino que corre ao longo de uma superposição, ou combinação quântica, de dois caminhos em jardas vizinhas. Fuzz ajuda a explicar o experimento da escolha retardada do físico John Wheeler, que ilustra a incerteza, irrealidade e não localidade do mundo quântico. O caminho de Fuzz é aleatório, o cão não existe em um caminho até que o medimos, e medir um caminho parece afetar instantaneamente em qual quintal Fuzz entra, mesmo se ele estiver a anos-luz de distância.
As complexidades da teia quântica são deixadas para o final e, mesmo com a ajuda de Dowling, os detalhes não são para os fracos de coração. Os leitores aprenderão como preparar testes de Bell para verificar se um sistema de partículas está emaranhado, navegar pela burocracia no Departamento de Defesa e enviar comunicações quânticas inquebráveis com os protocolos BB84 e E91, que não podem ser hackeados. Dowling também analisa alguns marcos recentes no desenvolvimento de uma internet quântica, como a videochamada com garantia quântica de 2017 entre cientistas na China e na Áustria via satélite.
“Assim como a internet clássica, realmente não descobriremos para que a internet quântica é útil até que esteja instalada e funcionando”, escreve Dowling, para que as pessoas possam começar a “brincar com ela”. Alguns de seus prognósticos parecem improváveis. As pessoas realmente terão computadores quânticos em seus telefones e trocarão fótons emaranhados pela Internet quântica?
Dowling morreu inesperadamente em junho aos 65 anos, antes que ele pudesse ver este futuro se concretizar. Uma vez, quando o entrevistei, ele invocou a primeira lei de Arthur C. Clarke para justificar por que ele pensava que outro cientista estimado estava errado. “A primeira lei é que, se um distinto cientista idoso diz que algo é possível, ele provavelmente está certo”, disse ele. “Se ele lhe disser que algo é impossível, é muito provável que ele esteja errado.”
Dowling morreu cedo demais para ser considerado idoso, mas ele se destacou, e a Web de Schrödinger apresenta um caso poderoso para a possibilidade de uma internet quântica.
Publicado em 30/09/2020 20h37
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