Uma equipa de engenheiros da Universidade Northwestern, nos Estados Unidos, alcançou pela primeira vez o sucesso no teletransporte quântico ao longo de 30 quilómetros por cabo de fibra ótica. A pesquisa mostrou que é possível integrar a comunicação quântica com as redes de Internet existentes, simplificando significativamente a infraestrutura necessária para aplicações de deteção ou computação quântica.
Os resultados do estudo foram publicados na revista "Optica" na última sexta-feira. Prem Kumar, líder do estudo, afirmou que essa conquista é "incrivelmente excitante, pois ninguém acreditava ser possível". Segundo Kumar, o trabalho abre caminho para o desenvolvimento de redes quânticas e clássicas que partilham uma infraestrutura de fibra ótica unificada, avançando as comunicações quânticas para um novo nível.
O teletransporte quântico, que só é limitado pela velocidade da luz, promete tornar as comunicações quase instantâneas. O processo baseia-se no emaranhamento quântico, no qual duas partículas ficam conectadas independentemente da distância entre elas. Em vez de transportar fisicamente as partículas, a informação é trocada à distância através de partículas emaranhadas.
Kumar explicou que, nas comunicações óticas, os sinais são convertidos em luz, com as comunicações clássicas utilizando milhões de partículas de luz, enquanto a informação quântica é transmitida por fotões individuais. Antes deste estudo, acreditava-se que os fotões seriam "engolidos" pelos fios saturados de partículas de luz usadas nas comunicações clássicas. Seria como uma bicicleta frágil tentando atravessar um túnel cheio de camiões em alta velocidade.
Contudo, a equipa encontrou uma maneira de ajudar os fotões a navegar nesse "tráfego". Após uma análise detalhada da dispersão da luz nos cabos de fibra ótica, identificaram um comprimento de onda menos congestionado para os fotões e usaram filtros especiais para minimizar o ruído gerado pelo tráfego de Internet.
"Estudámos como a luz se dispersa e colocámos os fotões num ponto onde essa dispersão fosse minimizada", explicou Kumar. "Descobrimos que a comunicação quântica pode ocorrer sem interferência dos canais clássicos".
Para testar o método, instalaram um cabo de fibra ótica de 30 quilómetros com um fotão em cada extremidade e enviaram, simultaneamente, informações quânticas e tráfego de Internet. Os pesquisadores mediram a qualidade da informação quântica na extremidade receptora enquanto o teletransporte estava em funcionamento, realizando medições quânticas no ponto médio. Os resultados mostraram que a informação quântica foi transmitida corretamente, mesmo com o tráfego intenso de dados.
Kumar planeja expandir as experiências para distâncias maiores e testar a troca de emaranhamento usando dois pares de fotões, um avanço importante para as aplicações quânticas distribuídas. A equipa também explora a possibilidade de realizar testes com cabos óticos subterrâneos, substituindo bobinas de laboratório.
"Se escolhermos os comprimentos de onda certos, não será necessário construir novas infraestruturas. As comunicações clássicas e quânticas poderão coexistir", conclui Kumar.
