Os pesquisadores do Exército desenvolveram uma nova maneira de proteger e salvaguardar as informações quânticas, movendo as redes quânticas um passo mais perto da realidade.

A ciência da informação quântica é um campo interdisciplinar em rápido crescimento que explora novas formas de armazenamento, manipular e comunicar informações. Os pesquisadores desejam criar recursos computacionais poderosos usando um novo hardware que opere com os princípios da física quântica.

Para o Exército, os novos paradigmas quânticos podem potencialmente levar a capacidades transformacionais rapidamente, coleta eficiente e segura, trocando e processando grandes quantidades de informações em campos de batalha dinâmicos do futuro.

Drs. Dan Jones, Brian Kirby e Michael Brodsky, do Laboratório de Pesquisa do Exército do Comando de Desenvolvimento de Capacidades de Combate do Exército dos EUA, acompanhado por Gabriele Riccardi e Professor Cristian Antonelli da Universidade de L'Aquila, estudou fontes de ruído em canais de comunicação quântica.

O ruído é uma praga comum em qualquer comunicação - qualquer pessoa que já usou um rádio, um walkie-talkie ou um telefone apresentava recepção barulhenta de vez em quando, Brodsky disse. Os engenheiros de comunicação desenvolvem esquemas intrincados para remover o ruído e limpar o sinal transmitido tanto quanto possível.

De acordo com Brodsky, as comunicações quânticas não são diferentes em sua suscetibilidade ao ruído nos canais de comunicação. Na verdade, ainda mais do que as comunicações clássicas regulares porque os sinais quânticos são de potência extremamente baixa.

"Para projetar uma rede quântica útil, precisamos entender o quão longe, quão rápido e confiável poderíamos enviar informações quânticas, "Brodsky disse." Isso requer compreensão do ruído nos canais de comunicação. "

Conforme a equipe modelou, emulado, caracterizou e mediu diferentes tipos de ruído em canais quânticos, os pesquisadores perceberam que embora alguns tipos de ruído quântico sejam impossíveis de filtrar, outros podem ser removidos com bastante facilidade.

Surpreendentemente, Acontece que o ruído ruim poderia ser convertido em ruído bom simplesmente adicionando um componente extra barato ao canal quântico. Ter esse controle extra permite ajustar o canal e ajustar as propriedades do ruído que mascara o sinal transmitido.

O foco geral do Quantum Networking Group do laboratório é explorar experimentalmente as formas mais eficientes e seguras de criar, armazenar e processar informações quânticas com base em tecnologias fotônicas de última geração. O carro-chefe do grupo é a bancada de teste de rede quântica do laboratório que eles construíram em sua sede em Adelphi, Maryland. Os pesquisadores usam o testbed quântico para testar várias abordagens tecnológicas fotônicas para a entrega rápida e robusta de informações quânticas em grandes distâncias.

"Abordamos nossa pesquisa de maneira bastante única, usando chapéus de engenheiro de sistema, "Jones disse.

O escopo de pesquisa do grupo abrange o desenvolvimento da arquitetura e princípios operacionais de redes quânticas, bem como compreender e mapear as limitações tecnológicas para sua implementação prática, e, finalmente, inventando métodos e técnicas para contornar essas limitações. Os resultados da pesquisa atual pertencem às duas últimas categorias.

Os próximos projetos no pipeline se concentram em demonstrar uma maneira intrigante de transmissão de informações quânticas completamente livre de erros. Mais adiante na linha está a criação de um banco de teste de rede quântica multiusuário implantado no campo e demonstrando protocolos de compartilhamento de segredo seguro entre dois campi metropolitanos distantes.

O campo da ciência da informação quântica está crescendo em todo o mundo, pois potencialmente leva a capacidades insuperáveis ​​em computação, comunicação e networking. Ele oferece novos paradigmas nas formas como as informações estão sendo tratadas, o que levaria ao compartilhamento seguro de segredos, sensoriamento de rede distribuída e tomada de decisão eficiente.

"Os resultados da nossa pesquisa são um passo para armar o guerreiro do futuro com vantagens quânticas e um bom exemplo de como operacionalizar a ciência resulta em superação transformacional, "Brodsky disse.

O grupo resumiu os resultados de suas pesquisas em um artigo, Explorando a correlação clássica em ruído para recuperar informações quânticas usando filtragem local, aceito pela avaliação por pares New Journal of Physics .