Em fevereiro de 2020, cientistas do Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia dos Estados Unidos e da Universidade de Chicago descobriram que haviam alcançado o emaranhamento quântico – no qual o comportamento de um par de duas partículas minúsculas fica vinculado, de modo que seus estados são idênticos – isso aconteceu em uma rede de 83,7 km com quantum loops nos subúrbios de Chicago.
Você pode estar se perguntando o que significa toda essa confusão se você não é um cientista familiarizado com a mecânica quântica – ou seja, o comportamento da matéria e da energia na menor escala da realidade, que é especialmente diferente do mundo que podemos ver ao nosso redor.
A exploração dos pesquisadores pode ser um passo importante no desenvolvimento de uma versão nova e muito mais poderosa da Internet nas próximas décadas. Em vez dos bits que a rede moderna usa, que só podem ser expressos como 0 ou 1, a futura Internet quântica usará qubits de informação quântica, que podem assumir um número infinito de valores. (Um qubit é uma unidade de informação para um computador quântico.)
Isso daria à internet quântica bastante largura de banda, permitindo que ela se conectasse a computadores quânticos ultrapoderosos e outros dispositivos e executasse aplicativos que simplesmente não são possíveis com a internet que temos.
“A Internet Quântica se tornará a plataforma do ecossistema quântico, onde computadores, redes e sensores trocam informações de uma maneira fundamentalmente nova, na qual sensoriamento, comunicação e computação literalmente trabalham juntos como um”, explica David Aushalom, professor de spintrônica e informação quântica na Escola. Engenharia molecular por Pritzker da Universidade de Chicago e um membro sênior da Argonne, que liderou o projeto do loop quântico.
O que é Quantum Internet?
Então, por que precisamos dele e o que ele faz? Para começar, a internet quântica não é um substituto para a internet normal que temos agora. Em vez disso, é um acréscimo a ele. Ele pode cuidar de alguns dos problemas que estão interferindo na Internet atual. Por exemplo, a internet quântica fornecerá maior proteção contra hackers e cibercriminosos. No momento, se Alice em Nova York enviar uma mensagem para Bob na Califórnia pela Internet, essa mensagem estará mais ou menos em linha reta de costa a costa. Ao longo do caminho, os sinais que transmitem a mensagem são degradados; repetidores leem sinais, amplificam e corrigem erros. Mas esse processo permite que os hackers 'quebrem' e interceptem a mensagem.
As mensagens quânticas não têm esse problema. As redes quânticas usam partículas de fótons de luz para enviar mensagens imunes a ataques cibernéticos. Em vez de criptografar uma mensagem usando complexidade matemática, confiaremos nas regras especiais da física quântica, de acordo com Ray Newell, pesquisador do Laboratório Nacional de Los Alamos. Com a informação quântica, 'você não pode copiá-la ou dividi-la, e nem mesmo olhar para ela sem alterá-la'. Na verdade, simplesmente tentar interceptar a mensagem destrói a mensagem, como observa o log Wired. Isso tornaria tudo muito mais seguro do que o que está disponível hoje.
“A maneira mais fácil de entender o conceito de internet quântica é o conceito de teletransporte quântico”, diz Sumit Khatri, pesquisador da Louisiana State University em Baton Rouge. Ele e seus colegas escreveram um artigo sobre a possibilidade de uma Internet quântica baseada no espaço, na qual os satélites transmitirão continuamente fótons emaranhados para a superfície da Terra, conforme descrito no artigo Visão Geral da Tecnologia.
“O teletransporte quântico não é o que a mente de um não-cientista pode criar em termos do que vê em filmes de ficção científica”, diz Khatri. 'No teletransporte quântico, duas pessoas que desejam se comunicar compartilham um par de partículas quânticas que estão emaranhadas. Então, por meio de uma série de operações, o emissor pode enviar qualquer informação quântica ao receptor (embora isso não possa ser feito mais rápido do que a velocidade da luz). Essa coleção de complicações compartilhadas entre casais de pessoas em todo o mundo constitui essencialmente a Internet quântica. A principal questão da pesquisa é a melhor forma de distribuir esses pares emaranhados entre pessoas distribuídas ao redor do mundo.
Quando isso puder ser feito em grande escala, a Internet quântica se tornará tão incrivelmente rápida que os relógios remotos serão sincronizados cerca de mil vezes mais precisamente do que os melhores relógios atômicos disponíveis hoje, de acordo com a revista Cosmos. Isso tornaria a navegação GPS muito mais precisa do que é hoje e mostraria o campo gravitacional da Terra com tantos detalhes que os cientistas podem notar a pulsação das ondas gravitacionais. Também poderia permitir que fótons se teletransportassem de telescópios de luz visível distantes pela Terra e os conectassem a um gigante observatório virtual.
“Você poderia ver planetas ao redor de outras estrelas”, disse Nicholas Peters, líder da equipe de ciência da informação quântica no Laboratório Nacional de Oak Ridge.
Problemas para construir uma Internet quântica.
Mas antes que isso aconteça, os pesquisadores precisam descobrir como construir uma Internet quântica e, dada a natureza estranha da mecânica quântica, não será fácil. “No mundo clássico, você pode codificar informações e armazená-las, e elas não são destruídas”, diz Peters. “No mundo quântico, você codifica a informação e ela começa a se deteriorar quase imediatamente.”
Outro problema é que, como a quantidade de energia que corresponde à informação quântica é muito pequena, é difícil evitar que ela interaja com o mundo exterior. Hoje, “em muitos casos, os sistemas quânticos funcionam apenas em temperaturas muito baixas”, diz Newell. “Outra alternativa é trabalhar no vácuo.”
Newell diz que, para criar uma função quântica de internet, precisamos de tipos de hardware que ainda não foram desenvolvidos. Portanto, é difícil dizer exatamente quando a Internet quântica será lançada, embora alguns cientistas sugiram que isso possa acontecer já em 2030.
