Uma equipa de cientistas austríacos desenvolveu novos métodos para aperfeiçoar o domínio experimental de sistemas quânticos complexos – fundamentais para o futuro de tecnologias como computadores quânticos e criptografia quântica, e que poderão permitir o teletransporte de sistemas quânticos complexos.
Nos últimos anos, grandes empresas como a Google e a IBM têm competido com institutos de investigação em todo o mundo para produzir bits quânticos entrelaçados – que, tal como os bits normais nos computadores convencionais, são a menor unidade de informação em sistemas quânticos – em quantidades cada vez maiores. O objectivo: desenvolver um computador quântico funcional.
De acordo com um novo estudo, publicado a 29 de outubro na revista Nature, físicos da Universidade de Viena e da Academia de Ciência da Áustria propuseram-se a usar sistemas quânticos mais complexos do que os bits quânticos entrelaçados bidimensionais para aumentar a capacidade de informação transmitida com o mesmo número de partículas.
Para aumentar esta capacidade, a nova investigação concentrou-se na sua complexidade, em vez de aumentar apenas o número de partículas envolvidas.
“A diferença na nossa experiência é que, pela primeira vez, envolve três fotões além da natureza bidimensional convencional”, explicou o principal autor do estudo, Manuel Erhard.
A equiap de cientistas usou sistemas quânticos com mais de dois estados possíveis – neste caso particular, o momento angular de partículas de luz individuais. Estes fotões individuais têm uma capacidade de informação mais alta que os bits quânticos.
O entrelaçamento dessas partículas, contudo, mostrou-se difícil ao nível conceptual. Mas os investigadores superaram o desafio utilizando um algoritmo de computador, chamado Melvin, que procura uma implementação experimental. Desta forma, determinaram a melhor configuração experimental para produzir o entrelaçamento.
Depois de algumas simplificações na configuração experimental, os físicos ainda enfrentaram grandes desafios tecnológicos. Para resolvê-los, usaram tecnologia laser de última geração e uma multi-porta especialmente desenvolvida. “Esta multi-porta é o coração da nossa experiência e combina os três fotões para que eles sejam entrelaçados em três dimensões”, explicou Erhard.
O esforço valeu a pena: a propriedade peculiar do entrelaçamento de três fotões em três dimensões deverá agora permitir a investigação experimental de novas questões fundamentais sobre o comportamento dos sistemas quânticos.
Além disso, os resultados deste estudo também podem ter um impacto significativo em tecnologias futuras, como o teletransporte quântico.
“Acho que os métodos e tecnologias que desenvolvemos permitem teletransportar uma proporção maior da informação quântica total de um único fotão, o que pode ser importante para as redes de comunicação quântica”, afirmou Anton Zeilinger, outro investigador envolvido no estudo.
Mas mais do que isso, estará cada vez mais à vista o tempo em que será possível aumentar ainda mais a complexidade dos sistemas quânticos teletransportados – talvez chegando ao ponto de o fazer com objetos ou seres vivos. Algo que ainda hoje está apenas no campo das mais loucas ideias da ficção científica.
(dr)
