Transmissão de Informação Alcança 50 Quilômetros Usando Emaranhamento Quântico

Em um cristal não linear iluminado por um laser forte, o comprimento de onda do fóton é convertido no valor ideal para viagens de longa distância. Crédito: IQOQI Innsbruck / Harald Ritsch

A internet quântica promete comunicação absolutamente à prova de invasão e poderosas redes de sensores distribuídos para novas ciências e tecnologias. No entanto, como as informações quânticas não podem ser copiadas, não é possível enviar essas informações por uma rede clássica.
As informações quânticas devem ser transmitidas por partículas quânticas, e interfaces especiais são necessárias para isso. Ben Lanyon, físico experimental de Innsbruck, Áustria, que recebeu o prêmio austríaco START em 2015 por sua pesquisa, está pesquisando essas importantes interseções de uma futura Internet quântica.
Agora, sua equipe no Departamento de Física Experimental da Universidade de Innsbruck e no Instituto de Ótica Quântica e Informação Quântica da Academia Austríaca de Ciências alcançou um recorde para a transferência de emaranhamento quântico entre matéria e luz.
Pela primeira vez, uma distância de 50 quilômetros foi percorrida usando cabos de fibra óptica. "Isso é duas ordens de magnitude além do que era possível anteriormente e é uma distância prática para começar a construir redes quânticas entre cidades", diz Ben Lanyon.

Fóton convertido para transmissão
A equipe de Lanyon iniciou o experimento com um átomo de cálcio preso em uma armadilha de íons. Usando raios laser, os pesquisadores "escreveram" um estado quântico (a informação) no íon e o excitaram simultaneamente para emitir um fóton no qual essas informações quânticas foram armazenadas.
Como resultado, os estados quânticos do átomo e da partícula de luz se tornaram emaranhados. Mas o desafio é transmitir o fóton através de cabos de fibra óptica. "O fóton emitido pelo íon de cálcio tem um comprimento de onda de 854 nanômetros e é rapidamente absorvido pela fibra óptica", diz Ben Lanyon.
Por causa disso, sua equipe enviou inicialmente a partícula de luz através de um cristal não linear iluminado por um forte laser. Assim, o comprimento de onda do fóton foi convertido no valor ideal para viagens de longa distância: o atual comprimento de onda padrão de telecomunicações de 1550 nanômetros.
Os pesquisadores então enviaram esse fóton através de uma linha de fibra óptica de 50 quilômetros de comprimento. Suas medições mostraram que átomo e partícula de luz ainda estavam emaranhados, mesmo após a conversão do comprimento de onda e a longa distância percorrida.

Distâncias ainda maiores à vista
Como próximo passo, Lanyon e sua equipe mostrou que seus métodos permitiriam a geração de emaranhamento entre íons separados por 100 quilômetros ou mais.
Com distâncias de 100 quilômetros é possível imaginar a construção da primeira rede quântica interurbana de matéria leve do mundo nos próximos anos: apenas um punhado de sistemas de íons presos seria necessário no caminho para estabelecer uma Internet quântica entre Innsbruck E Viena, por exemplo.

Fonte: Space Daily via University of Innsbruck