Combate ao ruído perturbador na comunicação quântica
Visão geral esquemática do experimento. Crédito:Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-47354-w Num marco significativo para a tecnologia de comunicação quântica, uma experiência demonstrou como as redes podem ser aproveitadas para combater o “ruído” perturbador nas comunicações quânticas.
O esforço internacional liderado por pesquisadores do Centro de Dinâmica Quântica da Universidade Griffith destaca o potencial das redes quânticas em revolucionar as tecnologias de comunicação em nível quântico. O estudo, "Ativação de não localidade em uma rede quântica fotônica", foi publicado na Nature Communications .
Sergei Slussarenko, gerentes de programa do Centro de Excelência ARC para Computação Quântica e Tecnologia de Comunicação (CQC2T) da Universidade Griffith, acreditam que suas descobertas são um primeiro passo em direção a redes quânticas em grande escala, que podem fundamentalmente mudar a forma como nos comunicamos em escala global.
O estudo investiga o intrincado mundo do emaranhamento quântico – um fenômeno onde as partículas mantêm uma conexão independentemente da distância entre elas. O emaranhamento quântico, que há muito é reconhecido como a pedra angular da tecnologia quântica, tem intrigado os cientistas devido às suas aplicações potenciais em sensores hipersensíveis e canais de comunicação ultraprivados.
CQC2T Ph.D. O pesquisador Luis Villegas-Aguilar, juntamente com a equipe da Universidade Griffith, embarcou em uma jornada para explorar a relação entre o emaranhamento quântico e a não localidade – correlações misteriosas que Einstein chamou de “ação assustadora à distância”.
A degradação destes efeitos quânticos devido ao ruído tem representado um grande desafio na realização das suas aplicações práticas. O experimento conduzido pela equipe de pesquisa abordou esse desafio de frente.
“Em essência, nosso experimento demonstra como as redes podem ser utilizadas para superar o ruído nas comunicações quânticas”, explica Villegas-Aguilar. "Ao simular condições do mundo real dentro de um ambiente controlado, pretendemos aumentar a tolerância ao ruído e 'ativar' a não-localidade quântica dentro de uma estrutura de rede."
Para concretizar esse objetivo, eles uniram forças com pesquisadores da Universidade de Nova Gales do Sul, da Universidade Sorbonne, na França, e do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos EUA. A equipe montou uma rede quântica de três estações em seus laboratórios, imitando configurações que poderiam ser encontradas em uma futura Internet quântica.
"Em nosso experimento, enviamos as partículas emaranhadas para diferentes estações dentro do laboratório. Usamos fótons únicos emaranhados, que são partículas quânticas de luz", disse o Dr. Tischler.
"A rede quântica de três estações, simulando condições ruidosas que podem ser encontradas em uma rede maior implantada em campo. Primeiro, começamos com apenas dois fótons emaranhados e provamos que eles não poderiam produzir não-localidade quântica além de um limite de ruído específico."
Então, através de projeto e implementação meticulosos, os pesquisadores observaram um fenômeno notável:a não-localidade quântica anteriormente perdida poderia ser recuperada adicionando um link de conectividade extra.
“Observamos que adicionar a terceira estação à configuração da rede nos permitiu superar os efeitos do ruído e ativar a não localidade quântica”, diz Dr. Emanuele Polino, pesquisador de pós-doutorado envolvido no experimento.
A equipa está confiante de que os seus resultados não só avançam a nossa compreensão dos fenómenos quânticos, mas também abrem caminho para o desenvolvimento de tecnologias quânticas resilientes e robustas.
À medida que o mundo continua a progredir em direção a uma era de computação e comunicação quântica, esta pesquisa representa um marco significativo no aproveitamento de todo o potencial da mecânica quântica.
