Redes quânticas em grande escala foram propostas, mas até agora, elas não existem. Alguns componentes do que fariam tais redes estão sendo estudados, mas o mecanismo de controle para tal rede de grande escala ainda não foi desenvolvido. Na AVS Quantum Science, os investigadores descrevem como um plano de controle de rede sensível ao tempo pode ser um componente chave de uma rede quântica viável.
As redes quânticas são semelhantes às redes clássicas. A informação viaja através deles, fornecendo um meio de comunicação entre os dispositivos e à distância. As redes quânticas movem bits quânticos de informação, chamados qubits, pela rede.
Esses qubits geralmente são fótons. Por meio dos fenômenos quânticos de superposição e emaranhamento, eles podem transmitir muito mais informações do que os bits clássicos, limitados aos estados lógicos de 0 e 1. A transmissão bem-sucedida de um qubit a longa distância requer controle e tempo precisos.
Além dos requisitos bem conhecidos de distância de transmissão e taxa de dados, para que as redes quânticas sejam úteis em um cenário do mundo real, há pelo menos dois outros requisitos da indústria que precisam ser considerados.
Um é o controle de rede em tempo real, especificamente redes sensíveis ao tempo. Este método de controle, que leva em consideração o tráfego da rede, tem sido usado com sucesso em outros tipos de redes, como Ethernet, para garantir que as mensagens sejam transmitidas e recebidas em momentos precisos. Isso é exatamente o que é necessário para controlar as redes quânticas.
O segundo requisito é o custo. A adoção em larga escala de uma rede quântica industrial só acontecerá se os custos puderem ser reduzidos significativamente. Uma maneira de obter redução de custos é com circuitos integrados fotônicos.
“O valor das tecnologias quânticas na indústria deve ser favorável antes de ser adotado”, disse o autor Stephen Bush. “Em particular, deve existir uma ‘vantagem quântica’ em que uma tecnologia quântica tenha a capacidade de superar uma tecnologia clássica (computação, comunicação ou detecção).”
Até agora, nenhuma tecnologia quântica demonstrou tal vantagem, mas os cientistas estão trabalhando para desenvolver benchmarks à medida que trabalham para atingir esse objetivo.
“A capacidade de dimensionar o número de interconexões de rede quântica é um requisito importante que deve ser abordado”, disse Bush.
Uma área de aplicação de interesse para redes quânticas é a segurança cibernética. Esses aplicativos podem envolver um método conhecido como distribuição de chave quântica, ou QKD, no qual duas partes compartilham uma chave secreta aleatória conhecida apenas por eles e que pode ser usada para criptografar e descriptografar uma mensagem.
O uso do QKD, no entanto, exigirá padronização e certificação, que estão nos estágios iniciais.
“As regulamentações governamentais que obrigam o uso do QKD não podem ser aprovadas até que se chegue a um consenso sobre como a segurança é testada e certificada por uma organização confiável”, disse Bush.
Apesar dos desafios que devem ser superados, os autores acreditam que a indústria tem capacidade tecnológica para construir redes quânticas funcionais.
Publicado em 02/09/2021 19h19
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