Comunicação quântica, que garante a segurança absoluta dos dados, é um dos ramos mais avançados da "segunda revolução quântica". Na comunicação quântica, as partes participantes podem detectar qualquer tentativa de espionagem recorrendo ao princípio fundamental da mecânica quântica - uma medição afeta a quantidade medida. Assim, a mera existência de um bisbilhoteiro pode ser detectada identificando os rastros que suas medições do canal de comunicação deixam para trás.

A principal desvantagem da comunicação quântica hoje é a baixa velocidade de transferência de dados, que é limitado pela velocidade com que as partes podem realizar medições quânticas.

Pesquisadores da Universidade Bar-Ilan desenvolveram um método que supera esse "limite de velocidade", e permite um aumento na taxa de transferência de dados em mais de 5 ordens de magnitude! Suas descobertas foram publicadas hoje no jornal Nature Communications .

A detecção homódina é a base da óptica quântica, atuando como uma ferramenta fundamental para o processamento de informações quânticas. Contudo, o método homódino padrão sofre de uma forte limitação de largura de banda. Embora fenômenos ópticos quânticos, explorado para comunicação quântica, pode facilmente abranger uma largura de banda de muitos THz, os métodos de processamento padrão desta informação são inerentemente limitados à faixa de MHz a GHz acessível eletronicamente, deixando uma lacuna dramática entre os fenômenos ópticos relevantes que são usados ​​para transportar as informações quânticas, e a capacidade de medi-lo. Assim, a taxa na qual as informações quânticas podem ser processadas é fortemente limitada.

Em seu trabalho, os pesquisadores substituem a não linearidade elétrica que serve como o coração da detecção homódina, que transforma a informação quântica óptica em um sinal elétrico clássico, com uma não linearidade óptica direta, transformar a informação quântica em um sinal óptico clássico. Assim, o sinal de saída da medição permanece no regime óptico, e preserva a enorme largura de banda que os fenômenos ópticos oferecem.

"Oferecemos uma medição óptica direta que conserva a largura de banda da informação, em vez de uma medição elétrica que compromete a largura de banda da informação óptica quântica, "diz o Dr. Yaakov Shaked, que conduziu a pesquisa durante seu doutorado. estudos no laboratório do Prof. Avi Pe'er. Para demonstrar essa ideia, os pesquisadores realizam uma medição simultânea de um estado óptico quântico ultra-banda larga, abrangendo 55THz, apresentando comportamento não clássico em todo o espectro. Essa medida, usando o método padrão, seria praticamente impossível.

A pesquisa foi realizada através de uma colaboração entre o Quantum Optics Labs do Prof. Avi Pe'er e do Prof. Michael Rosenbluh, junto com Yoad Michael, Dr. Rafi Z. Vered e Leon Bello no Departamento de Física e Instituto de Nanotecnologia e Materiais Avançados da Universidade Bar-Ilan.

Esta nova forma de medição quântica é relevante também para outros ramos da "segunda revolução quântica", como a computação quântica com superpotências, detecção quântica com super sensibilidade, e imagens quânticas com super resolução.