O reino quântico contém a chave para a próxima revolução na tecnologia da comunicação como a conhecemos. Com a promessa de desempenho sem precedentes e segurança impenetrável, a tecnologia quântica está dando seus primeiros passos em direção ao objetivo final de aplicativos, como transações financeiras altamente criptografadas, mas quase rápidas. Contudo, a capacidade dos computadores quânticos de se comunicarem uns com os outros foi limitada pelos recursos necessários para tais trocas, restringindo a quantidade de informações que podem ser negociadas, bem como a quantidade de tempo que pode ser armazenada.

Pesquisadores baseados no Japão deram um passo importante para lidar com essas limitações de recursos. Eles publicaram suas descobertas em 27 de maio em Cartas de revisão física .

"Para conectar computadores quânticos remotos, precisamos da capacidade de realizar operações mecânicas quânticas entre eles a distâncias muito longas, tudo isso mantendo sua coerência quântica importante, "disse o professor Kae Nemoto, autor do artigo e diretor do Centro de Pesquisa Global para Ciência da Informação Quântica no Instituto Nacional de Informática (NII) no Japão.

"Contudo, Interessantemente, enquanto os computadores quânticos surgiram em pequena escala, a tecnologia de comunicação quântica ainda está no nível do dispositivo e não foi integrada para realizar os sistemas de comunicação. Nesse trabalho, mostramos uma rota para a frente. "

As informações quânticas requerem proteção contra a quantidade significativa de ruído que as cerca, bem como a tendência de perda de informações da mensagem inicial. Este processo de proteção é chamado de correção de erro quântico, que emaranha um pedaço de informação em muitos qubits, a unidade mais básica de informação quântica. Imagine uma carta rasgada em nove pedaços, cada um colocado em um envelope, com cada envelope enviado para o mesmo destino para ser remontado e lido. No mundo quântico, os envelopes são enviados por meio de fótons e há informações suficientes em cada envelope para recriar a carta inteira se algum dos envelopes for perdido ou destruído.

"A sobrecarga para proteger as informações quânticas de ruído e perda será grande, e o tamanho dos dispositivos necessários para realizar isso causará sérios problemas, como começamos a ver no desenvolvimento do computador quântico de hoje, "Nemoto disse." Como os esforços para realizar a internet quântica estão ocorrendo em todo o mundo, é importante pensar nisso como um sistema, e não dispositivos simples. "

Nemoto e sua equipe resolveram esse problema usando um processo chamado multiplexação quântica, em que eles reduziram não apenas o ruído, mas também o número de recursos necessários para transmitir informações. Na multiplexação, a informação contida em dois fótons separados é combinada em um fóton, como dois envelopes sendo enviados em um portfólio, portanto, as informações ainda são protegidas individualmente, mas apenas um carimbo é necessário para o transporte.

"Neste sistema, a correção de erros quânticos terá um papel essencial, não apenas de proteger as informações quânticas transmitidas, mas também para reduzir significativamente os recursos necessários para realizar as tarefas necessárias, "disse o co-autor do artigo William J. Munro, pesquisador dos Laboratórios de Pesquisa Básica da NTT. "A multiplexação quântica permite uma redução significativa de recursos sem a necessidade de desenvolver uma nova tecnologia para tais dispositivos de comunicação quântica."

Os pesquisadores estão atualmente estendendo seu trabalho para cenários de redes quânticas complexas em grande escala.

"A revolução quântica nos permitiu projetar e criar novas tecnologias que antes eram impossíveis em nosso mundo clássico, "Nemoto disse." Computadores quânticos de pequena escala já mostraram desempenho de computação melhor do que os maiores supercomputadores de hoje. Contudo, muitas outras formas de tecnologia quântica estão surgindo e uma das mais profundas poderia ser a internet quântica - uma versão habilitada para quantum da internet de hoje - que nos permitirá conectar dispositivos em rede juntos, incluindo computadores quânticos. "

Próximo, os pesquisadores desenvolverão os primeiros passos que já deram para aumentar a quantidade de informações e o tempo de armazenamento.