Os físicos desenvolveram um novo método para transmitir grandes dados quânticos por longas distâncias que requerem muito menos recursos do que os métodos anteriores, trazendo a implementação da transmissão de grandes dados quânticos de longa distância para mais perto da realidade. Os resultados podem levar ao desenvolvimento de futuras redes quânticas, como uma internet quântica em escala global.

Os pesquisadores, Michael Zwerger e co-autores da Universidade de Innsbruck, Áustria, publicaram um artigo sobre o novo método de comunicação quântica de longo alcance em uma edição recente da Cartas de revisão física .

"O maior significado do nosso trabalho é que fornecemos um esquema eficiente e escalonável para comunicação quântica de longa distância, "Zwerger disse Phys.org . "Acreditamos que este será um ingrediente essencial para uma futura internet quântica, onde grandes quantidades de dados quânticos serão transmitidos. Mais importante, em contraste com as propostas anteriores, os recursos necessários (por qubit transmitido) em cada estação repetidora não escalam com a distância, o que torna a transmissão de dados quânticos mais eficiente. "

O novo método se baseia em um tipo alternativo de repetidor quântico - um dispositivo que gera emaranhamento quântico em locais distantes em uma rede quântica para combater a perda de sinal, um pouco como um amplificador aumenta o sinal em redes de comunicação clássicas.

A maior vantagem do novo repetidor quântico é que ele pode permitir que a transmissão de dados quânticos seja ampliada para distâncias maiores com muito mais facilidade do que com os repetidores quânticos anteriores. Tipicamente, conforme a distância de transmissão aumenta, mais recursos (qubits) são necessários em cada estação repetidora. Em esquemas anteriores, o número de recursos cresce polilogaritmicamente ou mesmo polinomialmente em cada estação repetidora com a distância.

Usando o novo repetidor quântico, o número de recursos por qubit transmitido permanece constante em cada estação repetidora; isso é, é totalmente independente da distância. Isso permite que dados quânticos sejam transmitidos por distâncias arbitrariamente longas usando uma quantidade relativamente pequena de recursos. Em sua implementação atual, o método usa algumas centenas de qubits em cada estação repetidora, e pode alcançar distâncias intercontinentais.

Como explicam os físicos, a chave por trás do novo repetidor quântico é um protocolo de destilação de emaranhamento chamado hashing, que gera pares perfeitos de qubits emaranhados. Os pesquisadores também usaram uma implementação baseada em medição otimizada, o que reduz bastante o ruído indesejado. Essas ferramentas fornecem uma alta tolerância a erros e altas taxas de transmissão, permitindo a transmissão de dados quânticos em cenários realisticamente barulhentos, como uma internet quântica.

"Pense na internet conforme ela cresceu ao longo dos anos, onde a transmissão de dados aumentou dramaticamente, "Disse Zwerger." Pode-se imaginar uma internet quântica, onde, em vez de dados clássicos, as informações quânticas são transmitidas. De fato, uma série de aplicações muito interessantes de transmissão de dados quânticos foram discutidos, entre eles a criptografia quântica, computação quântica distribuída e detecção distribuída. A transmissão verdadeiramente segura requer chaves grandes, e, portanto, também grandes taxas de transmissão quântica. Algo semelhante pode ser dito sobre a possibilidade de computação quântica distribuída. Nos primeiros experimentos de prova de princípio, taxas e despesas indiretas podem não ser um grande negócio, mas isso com certeza se tornará altamente relevante uma vez que você amplie as coisas. É aqui que a nossa proposta se torna relevante. "

No futuro, os pesquisadores planejam estender os novos dispositivos repetidores quânticos para trabalhar com redes maiores.

"A presente proposta é para a comunicação ponto a ponto entre um remetente e um destinatário, "Disse Zwerger." Planejamos usar ideias semelhantes para redes quânticas multipartidas com muitos usuários. Além disso, no momento, estamos investigando novos esquemas em que tentamos aplicar técnicas semelhantes em escalas menores - pegando algumas das ideias do protocolo de hashing e projetando protocolos de purificação de emaranhamento e esquemas de comunicação que usam apenas alguns qubits. Isso pode ter um impacto em uma escala de tempo mais curta, quando o primeiro protótipo de sistemas de comunicação quântica será construído. "

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