doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.160802
Credibilidade: 999
#Teletransporte
O teletransporte, que antes parecia coisa de filme de ficção científica, está mais próxima da realidade
Cientistas desenvolveram uma forma de enviar informações de maneira mais clara e eficiente usando partículas minúsculas de luz, chamadas fótons.
Pesquisadores usaram uma plataforma super pequena, chamada nanophotônica, para melhorar muito a transmissão de informações quânticas, mesmo com apenas um único fóton. Esse avanço pode tornar a teleportação parte das redes de comunicação do mundo real, permitindo que informações sejam enviadas de formas que antes pareciam impossíveis.
Óptica Não Linear – A Chave para a Comunicação Quântica
Há anos, os cientistas sabem que processos ópticos não lineares (um tipo de manipulação da luz) podem tornar a comunicação quântica mais confiável e resistente a erros. Porém, os sistemas antigos não funcionavam bem com pouca luz, que é essencial para a comunicação quântica verdadeira.
Agora, uma equipe da Universidade de Illinois Urbana-Champaign fez um grande progresso. Eles criaram um sistema não linear usando uma plataforma nanophotônica feita de índio-galio-fosfeto, que aumentou muito a eficiência. Esse sistema funciona com quantidades mínimas de luz, até com um único fóton, abrindo o caminho para uma comunicação quântica prática.
Melhoria Impressionante na Qualidade e Eficiência
“Nosso sistema não linear transmite informações quânticas com 94% de fidelidade, enquanto o limite teórico de sistemas lineares é apenas 33%”, explicou Kejie Fang, professor de engenharia elétrica e líder do projeto. “Isso mostra o poder da óptica não linear. O maior desafio é a eficiência, mas, com a plataforma nanophotônica, conseguimos aumentar a eficiência o suficiente para mostrar que a tecnologia é promissora.”
Como o teletransporte Quântica Usa o Entrelaçamento
A transmissão de informações quânticas em redes usa um método chamado protocolo de teletransporte quântico. Ele aproveita o entrelaçamento quântico, um fenômeno em que dois fótons estão conectados, mesmo estando muito distantes, sem nenhuma ligação física aparente. Isso permite transferir informações de um remetente para um receptor sem passar por um canal de comunicação tradicional, reduzindo os efeitos de ruídos e falhas.
Dois problemas limitam o teletransporte quântica. Primeiro, componentes ópticos lineares (os mais comuns) criam incertezas na transmissão. Segundo, as fontes de fótons entrelaçados não são perfeitas e podem gerar erros, como produzir mais de um par de fótons ao mesmo tempo. Isso dificulta saber se os fótons usados estão realmente entrelaçados.
Óptica Não Linear Resolve o Problema do Ruído
“O ruído causado por múltiplos fótons é um problema em todas as fontes realistas de entrelaçamento”, disse Elizabeth Goldschmidt, professora de física e coautora do estudo. “A óptica não linear ajuda a reduzir esse ruído por causa de suas propriedades físicas, permitindo usar fontes de entrelaçamento imperfeitas.”
Na óptica não linear, fótons de diferentes frequências se combinam para criar novos fótons com outras frequências. Para a teleportação quântica, os cientistas usaram um processo chamado “geração de soma de frequências? (SFG, na sigla em inglês). Nesse processo, as frequências de dois fótons se somam para formar um novo fóton, mas isso só acontece se os fótons originais tiverem frequências específicas.
Mais Eficiência com a Geração de Soma de Frequências
No teletransporte quântica com SFG, o processo para se dois fótons tiverem a mesma frequência, eliminando o principal tipo de ruído das fontes de fótons entrelaçados. Isso aumenta muito a qualidade do teletransporte. O problema é que a conversão SFG é muito rara, tornando o processo pouco eficiente.
“Os cientistas já sabiam disso há muito tempo, mas a baixa probabilidade da SFG limitava seu uso”, disse Fang. “No passado, a melhor taxa era de 1 em 100 milhões. Nosso avanço foi aumentar a eficiência em 10 mil vezes, chegando a 1 em 10 mil, com a plataforma nanophotônica.”
O Futuro da Comunicação Quântica
Os pesquisadores estão otimistas e acreditam que, com mais desenvolvimento, o teletransporte quântica com óptica não linear pode ficar ainda mais eficiente. Eles também acham que essa tecnologia pode ser usada em outros métodos de comunicação quântica, como a troca de entrelaçamento, trazendo novas possibilidades para o futuro.
Publicado em 30/04/2025 01h44
Texto adaptado por IA (Grok) do original em inglês. Imagens de bibliotecas públicas de imagens ou créditos na legenda. Informações sobre DOI, autor e instituição encontram-se no corpo do artigo.
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