Se for possível criar uma 'internet quântica' ultra-segura e super-rápida, então os fótons emaranhados quânticos são absolutamente essenciais para isso – e os cientistas acabam de encontrar uma nova maneira muito útil de gerá-los.
O emaranhamento quântico é um fenômeno em que duas partículas (como os fótons) estão ligadas uma à outra, independentemente da distância física entre elas. Se algo acontecer a uma das partículas, algo deve acontecer à outra.
Embora os físicos ainda não entendam exatamente como ocorre o emaranhamento, esse fenômeno abre a possibilidade de comunicação de longo alcance com o poder quântico – onde mudanças nas partículas em um lugar levam a mudanças nas partículas emaranhadas em uma distância enorme.
Este estudo em particular sugere que fótons quânticos emaranhados estão sendo usados como distribuição de chave quântica (QKD), um tipo de Internet quântica de baixo nível, onde os dados clássicos na forma de uns e zeros ganham uma camada extra de privacidade e segurança por meio da física quântica.
Até agora, os fótons emaranhados usados para esses métodos de criptografia foram limitados ao comprimento de onda do infravermelho próximo de 700 a 1550 nm, tornando-os vulneráveis à interferência de gases que absorvem luz e à radiação solar.
Em outras palavras, a conexão de dados só funciona à noite: não é ideal para o que é supostamente a infraestrutura de Internet da próxima geração.
Uma nova pesquisa mostra como gerar e detectar fótons emaranhados em um comprimento de onda maior de 2,1 micrômetros que é protegido de tal interferência. O resultado final é um canal de comunicação muito mais confiável e estável.
“Demonstramos que pares de fótons emaranhados por polarização podem ser gerados, controlados e detectados usando nossa abordagem”, escreveram os pesquisadores em seu artigo publicado.
“Este trabalho fornece uma nova plataforma para óptica quântica e abre caminho para aplicações de tecnologia para detecção quântica e comunicações seguras quânticas de longo alcance neste modo de comprimento de onda.”
Para conseguir isso, os pesquisadores usaram um cristal de niobato de lítio não linear: pares emaranhados de fótons foram criados usando pulsos ultracurtos de luz de um laser direcionado ao cristal.
A Internet Quântica, se pudermos descobrir como criá-la, promete ser muitas vezes mais poderosa, mais segura e mais privada do que qualquer coisa que temos hoje. Por exemplo, qualquer tentativa de hacking interromperia instantaneamente a conexão correspondente – não uma rede de segurança ruim.
Ainda estamos muito longe de realizar esse sonho – à distância, na estabilidade, na praticidade – mas inovações como essas estão cada vez mais nos aproximando e transformando a computação quântica de hipótese em realidade.
“O próximo passo importante será miniaturizar esse sistema convertendo-o em dispositivos fotônicos integrados, tornando-o adequado para produção em massa e para uso em outros cenários aplicados”, diz o físico quântico Michael Kues, da Universidade de Hannover. Leibniz na Alemanha.
O estudo foi publicado na revista Science Advances.
