Cientistas ‘teletransportam’ imagem por 100 canais quânticos de uma só vez

Experimento inédito transmitiu em paralelo os estados quânticos dos 100 “pixels” que formavam a letra Q, avanço importante para ampliar a capacidade da futura internet quântica e um dos principais desafios para transformar a tecnologia em algo prático

Um grupo de pesquisadores da Universidade Normal do Leste da China demonstrou pela primeira vez a teletransmissão quântica de informações por 100 canais independentes ao mesmo tempo. Para provar que o sistema funcionava, os cientistas codificaram uma imagem simples na forma da letra “Q” e conseguiram reconstruí-la do outro lado da transmissão usando técnicas de teletransporte quântico. As informações são do ScienceAlert, a partir de um trabalho publicado na revista científica Physical Review Letters.

Apesar do nome sugestivo, o feito não significa que objetos ou fotografias tenham sido transportados instantaneamente de um lugar para outro, como nos filmes de ficção científica.

O teletransporte quântico transfere apenas o “estado quântico” de um sistema, isto é, o conjunto de informações que descreve suas propriedades. Esse processo utiliza um fenômeno conhecido como emaranhamento quântico, no qual duas partículas permanecem conectadas de forma que mudanças em uma estão relacionadas à outra, mesmo quando separadas por grandes distâncias.

A técnica foi proposta teoricamente em 1993 e demonstrada poucos anos depois. Desde então, cientistas já conseguiram realizar teletransporte quântico com fótons, átomos e diferentes tipos de qubits, além de enviar informações por mais de 100 quilômetros e até entre a Terra e satélites em órbita.

Desafio atual é aumentar capacidade

Uma futura internet quântica, capaz de conectar computadores quânticos espalhados pelo mundo, vai precisar transmitir grandes volumes de informação simultaneamente. Na prática, seria o equivalente ao aumento da largura de banda nas redes convencionais.

A maioria dos experimentos realizados até hoje trabalha só com um canal de teletransporte por vez ou com poucos canais paralelos, o que limita a quantidade de dados que pode ser enviada.

Para superar essa barreira, os pesquisadores criaram uma grade com 100 modos espaciais de luz organizados em uma matriz de 10 por 10, na qual cada um desses modos funcionava como um canal independente. Depois, eles produziram uma estrutura correspondente de luz emaranhada e desenvolveram um sistema óptico capaz de processar todos os canais ao mesmo tempo, dispensando parte da complexa infraestrutura eletrônica normalmente necessária para cada canal adicional.

A imagem utilizada no experimento era formada justamente por esses 100 canais. Cada posição da grade funcionava de forma semelhante a um pixel. Juntos, os pontos criaram a figura da letra “Q”. O que foi transportado não foi a imagem em si, mas o estado quântico associado a cada um desses “pixels”. No destino, os pesquisadores reconstruíram o padrão original a partir das informações recebidas.

Sinais positivos

Para verificar se o teletransporte realmente ocorreu, a equipe mediu um indicador chamado fidelidade, que avalia o grau de semelhança entre o estado enviado e o estado recebido. Em uma escala de 0 a 1, os pesquisadores obtiveram uma média de 0,60.

Embora o número pareça modesto, ele supera o limite clássico de 0,52, que representa o melhor desempenho possível sem o uso do emaranhamento quântico. Segundo os autores, todos os 100 canais ultrapassaram essa referência.

O resultado sugere que as redes quânticas poderão crescer sem que a complexidade do sistema aumente na mesma proporção. Em vez de exigir um conjunto completo de equipamentos para cada novo canal, a arquitetura apresentada permite processar muitos deles em paralelo, algo considerado essencial para futuras aplicações em comunicação segura, computação distribuída e internet quântica.

Mas ainda existem limitações na implementação do método. Os pesquisadores afirmam que o experimento foi restringido principalmente pela potência disponível do laser utilizado. Com fontes de energia mais robustas, seria possível aumentar significativamente o número de canais e, consequentemente, a quantidade de informação transmitida.

*Com supervisão de Daniel Pinheiro

Por: Felipe Medeiros*