Nova descoberta significativa na pesquisa de teletransporte:o ruído pode melhorar a qualidade do teletransporte quântico

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Configuração experimental. Crédito:Avanços da Ciência (2024). DOI:10.1126/sciadv.adj3435

Os pesquisadores conseguiram conduzir um teletransporte quântico quase perfeito, apesar da presença de ruído que geralmente interrompe a transferência do estado quântico. Os resultados foram publicados na revista Science Advances .

No teletransporte, o estado de uma partícula quântica, ou qubit, é transferido de um local para outro sem enviar a própria partícula. Esta transferência requer recursos quânticos, como o emaranhamento entre um par adicional de qubits.

Num caso ideal, a transferência e o teletransporte do estado do qubit podem ser feitos perfeitamente. No entanto, os sistemas do mundo real são vulneráveis a ruídos e perturbações – e isto reduz e limita a qualidade do teletransporte.

Pesquisadores da Universidade de Turku, na Finlândia, e da Universidade de Ciência e Tecnologia da China, Hefei, propuseram agora uma ideia teórica e fizeram experimentos correspondentes para superar este problema. Em outras palavras, a nova abordagem permite alcançar um teletransporte de alta qualidade apesar da presença de ruído.

“O trabalho é baseado na ideia de distribuir o emaranhamento – antes de executar o protocolo de teletransporte – além dos qubits usados, ou seja, explorar o emaranhado híbrido entre diferentes graus físicos de liberdade”, diz o professor Jyrki Piilo, da Universidade de Turku.

Convencionalmente, a polarização de fótons tem sido usada para o emaranhamento de qubits no teletransporte, enquanto a abordagem atual explora o emaranhamento híbrido entre a polarização e a frequência dos fótons.

“Isso permite uma mudança significativa na forma como o ruído influencia o protocolo e, na verdade, nossa descoberta inverte o papel do ruído de prejudicial para benéfico para o teletransporte”, diz Piilo.

Com o emaranhamento convencional de qubits na presença de ruído, o protocolo de teletransporte não funciona. Num caso em que inicialmente há emaranhamento híbrido e nenhum ruído, o teletransporte também não funciona.

“No entanto, quando temos emaranhamento híbrido e adicionamos ruído, o teletransporte e a transferência de estado quântico ocorrem de maneira quase perfeita”, diz o Dr. Olli Siltanen, cuja tese de doutorado apresentou a parte teórica da pesquisa atual.

Em geral, a descoberta permite um teletransporte quase ideal, apesar da presença de certo tipo de ruído ao utilizar fótons para teletransporte.

"Embora tenhamos feito vários experimentos em diferentes facetas da física quântica com fótons em nosso laboratório, foi muito emocionante e gratificante ver esse experimento de teletransporte muito desafiador concluído com sucesso", disse o Dr. Zhao-Di Liu, da Universidade de Ciência e Tecnologia. da China, Hefei.

“Esta é uma experiência significativa de prova de princípio no contexto de um dos protocolos quânticos mais importantes”, disse o professor Chuan-Feng Li, da Universidade de Ciência e Tecnologia da China, Hefei.

O teletransporte tem aplicações importantes, por exemplo, na transmissão de informação quântica, e é de extrema importância ter abordagens que protejam esta transmissão do ruído e possam ser utilizadas para outras aplicações quânticas.

Os resultados do presente estudo podem ser considerados como pesquisa básica que carrega uma importância fundamental significativa e abre caminhos intrigantes para trabalhos futuros para estender a abordagem a tipos gerais de fontes de ruído e outros protocolos quânticos.

Mais informações: Zhao-Di Liu et al, Superando o ruído no teletransporte quântico com emaranhamento híbrido multipartido, Science Advances (2024). DOI:10.1126/sciadv.adj3435
Informações do diário: Avanços da Ciência

Fornecido pela Universidade de Turku

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