O entrelaçamento de dois sistemas de memória quântica distantes 12,5 km um do outro

Imagem representando o layout dos nós em um mapa. Crédito:Luo et al.

A tecnologia de computação quântica pode ter vantagens notáveis sobre a tecnologia de computação clássica, incluindo uma velocidade mais rápida e a capacidade de resolver problemas mais complexos. Nos últimos anos, alguns pesquisadores também vêm explorando o possível estabelecimento de uma "internet quântica", uma rede que permitiria que dispositivos quânticos trocassem informações, assim como os dispositivos de computação clássicos trocam informações hoje.
A internet quântica pode abrir possibilidades fascinantes para inúmeras aplicações de tecnologia quântica. Por exemplo, poderia permitir comunicações mais seguras, sensoriamento remoto mais preciso e redes de computação quântica distribuídas.

Pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia da China e do Instituto Jinan de Tecnologia Quântica demonstraram recentemente o emaranhamento quântico entre dois dispositivos de memória localizados a 12,5 km um do outro em um ambiente urbano. Seu artigo, publicado em Physical Review Letters , pode ser mais um passo para o desenvolvimento de uma internet quântica.

“Em 2020, publicamos um artigo no qual demonstramos o entrelaçamento de duas memórias quânticas por meio de um link de fibra de 50 km”, disse Xiao-Hui Bao, um dos pesquisadores que realizaram o estudo, ao Phys.org. "Nesse experimento, as duas memórias que usamos estavam localizadas em um laboratório e, portanto, não totalmente independentes. O próximo passo em nossa pesquisa foi tornar as duas memórias totalmente independentes, colocando uma longa distância entre elas."

Em seu experimento, Bao e seus colegas introduziram dois nós quânticos em locais diferentes em um ambiente urbano, colocando-os a 12,5 km de distância um do outro. No primeiro nó, apelidado de nó A, eles emaranharam sua primeira memória quântica com um único fóton. Este único fóton foi então enviado para o nó B e armazenado na segunda memória quântica.

"Desta forma, emaranhamos as duas memórias quânticas remotas", explicou Bao. "Como o fóton emitido de nossa memória é infravermelho próximo (795 nm), não sendo adequado para transmissão de baixa perda em fibra, usamos a técnica de conversão de frequência quântica para mudar o comprimento de onda do fóton para 1342 nm, o que melhora a eficiência de transmissão significativamente."

Embora alguns estudos anteriores tenham demonstrado conexões quânticas em longas distâncias, eles envolveram principalmente a transferência de fótons emaranhados. Por outro lado, Bao e seus colegas estabeleceram o entrelaçamento entre dois dispositivos de memória quântica baseados em átomos.

Isso pode permitir a conectividade entre vários nós diferentes, que é um requisito fundamental para estabelecer redes confiáveis de computação quântica.

“A principal conquista de nosso trabalho recente é que percebemos a maior distância de distribuição de emaranhamento com memórias quânticas”, disse Bao. “Tal emaranhamento é o recurso fundamental para construir redes quânticas e repetidores quânticos”.

O trabalho recente de Bao e seus colegas é uma contribuição notável para a área de pesquisa com foco no estabelecimento de uma internet quântica. Sua demonstração de entrelaçamento entre dois sistemas de memória quântica a 12,5 km pode ser um passo importante para permitir comunicações quânticas seguras a longas distâncias.

"No experimento atual, o emaranhamento remoto gerado ainda não foi anunciado, limitando suas outras aplicações", acrescentou Bao. "Em um futuro próximo, planejamos implementar uma versão anunciada, enquanto planejamos estender o número de nós também." + Explorar mais