Estabelecendo os limites finais das redes de comunicação quântica
Redes de comunicação quântica são essenciais para a exploração espacial pois permitem troca de informações em velocidades “instantâneas, superiores à luz”. Já computadores quânticos são essenciais para o processamento de dados da exploração espacial. (JAG)
No momento, os dados confidenciais são normalmente criptografados e, em seguida, enviados através de cabos de fibra ótica e outros canais, juntamente com as “chaves” digitais necessárias para decodificar as informações. No entanto, os dados podem ser vulneráveis ??a hackers.
A comunicação quântica tira proveito das leis da física quântica para proteger os dados. Essas leis permitem que partículas – tipicamente fótons de luz – transmitam os dados usando bits quânticos ou qubits.
Capacidades superiores
Corporações multinacionais, como IBM e Google, estão construindo computadores quânticos de tamanho intermediário com um número crescente de unidades quânticas ou qubits.
Depois de dimensionados para tamanhos maiores, esses dispositivos terão recursos muito superiores aos atuais computadores clássicos. Por exemplo, eles podem processar números extremamente grandes em apenas alguns segundos, acelerar muitas operações matemáticas fundamentais e simular perfeitamente processos moleculares e biológicos.
Um desafio será conectar computadores quânticos, a fim de criar uma versão quântica da Internet ou “Internet quântica”.
No entanto, uma questão importante, mas sem resposta, permanece: qual é a taxa final em que se pode transmitir mensagens secretas ou sistemas quânticos de um computador quântico remoto para outro?
Notoriamente difícil
Escrevendo no jornal Communications Physics, o professor Stefano Pirandola, do Departamento de Ciência da Computação da Universidade de York, disse que os cientistas responderam à pergunta.
O professor Pirandola estudou o mecanismo ideal de trabalho de uma futura Internet quântica e também forneceu as capacidades finais secretas que podem ser potencialmente alcançadas.
Ele disse: “Estudar redes quânticas é notoriamente difícil, mas ferramentas matemáticas recentes desenvolvidas na teoria da informação quântica nos permitiram simplificar completamente a análise.
Qubits
“Uma questão pendente era calcular o número máximo de sistemas quânticos elementares (conhecidos como qubits) que poderiam ser transmitidos de forma confiável de um usuário da rede para outro, ou similarmente, o número máximo de bits completamente secretos que esses usuários remotos poderiam compartilhar.
“Este número tem agora uma fórmula analítica precisa.”
Além disso, o estudo revela que a estratégia de inspiração clássica de enviar qubits simultaneamente através de múltiplas rotas da rede pode aumentar consideravelmente a taxa, ou seja, a velocidade da comunicação quântica entre quaisquer dois usuários remotos.
Publicado em 05/06/2019
Artigo original: https://phys.org/news/2019-06-ultimate-limits-quantum-networks.html