Normalmente feito com informações bidimensionais chamadas qubits, os cientistas foram capazes de transportar qutrits tridimensionais. Esses qutrits podem permitir que a computação quântica se expanda para a próxima geração.
Os cientistas teleportaram com sucesso um estado quântico tridimensional. O esforço internacional entre cientistas chineses e austríacos pode ser crucial para o futuro dos computadores quânticos.
Os pesquisadores da Academia Austríaca de Ciências, da Universidade de Viena e da Universidade de Ciência e Tecnologia da China, foram capazes de teletransportar o estado quântico de um fóton para outro estado distante. O transporte tridimensional é um enorme salto em frente. Anteriormente, apenas o teletransporte quântico bidimensional de qubits era possível. Ao entrar na terceira dimensão, os cientistas conseguiram transportar uma unidade mais avançada de informação quântica conhecida como “qutrit”.
A computação quântica é diferente do que é conhecido como computação clássica, que é o que alimenta telemóveis e laptops. Esses dispositivos tradicionais armazenam informações em bits, representados com um binário 0 ou 1. Uma boa metáfora é imaginar um círculo, onde cada 0 e 1 estão em pontos opostos. Na computação quântica, que lida com partículas atómicas e subatómicas, os qubits podem existir em ambos os pontos e em qualquer outro lugar do círculo.
Se os bits são apenas zeros e uns, e os qubits podem existir em qualquer lugar entre o 0 e o 1, então existe um qutrit numa esfera tridimensional no que os cientistas estão a chamar de “2”. Um qutrit é capaz de manter a superposição de três estados ao mesmo tempo, o que significa que se sobrepõe a três ondas diferentes ao mesmo tempo. O fóton que os cientistas foram capazes de transportar foi de um local de qutrit para outro.
Esse tipo de teletransporte quântico multidimensional é teorizado desde a década de 1990, mas, na verdade, fazer isso é algo totalmente diferente.
“Primeiro, tivemos que desenhar um método experimental para implementar o teletransporte de alta dimensão, bem como desenvolver a tecnologia necessária”, diz Manuel Erhard, do Instituto de Ótica Quântica e Informações Quânticas da Academia Austríaca de Ciências, em comunicado à imprensa.
Na computação quântica, partículas que interagem ou compartilham proximidade espacial de uma maneira que não podem ser descritas separadamente uma da outra são chamadas de emaranhadas. A forma mais simples de entrelaçamento quântico é conhecida como estado de Bell, em homenagem ao físico da Irlanda do Norte John Stewart Bell, e é crucial para entender o teletransporte quântico. Um grande desafio para os cientistas foi criar um estado de Bell não com um qubit, mas com o qutrit mais complexo.
Para isso, eles criaram um “divisor de feixe multiportas, que direciona os fótons através de várias entradas e saídas e conecta todas as fibras ópticas”, de acordo com o comunicado à imprensa. “Além disso, os cientistas usaram fótons auxiliares – eles também são enviados para o divisor de feixes múltiplos e podem interferir nos outros fótons”.
A interferência quântica requer outro salto de imaginação. Se um fóton pode existir em dois lugares ao mesmo tempo, graças ao conceito de superposição, é possível que o fóton interfira consigo mesmo ou com outros fótons. Ao enviar fótons auxiliares como interferência, os cientistas conseguiram abrir uma faixa para os qutrits transportarem.
É algo complexo para apenas um fóton. Mas os cientistas insistem que, além do título do teletransporte, trabalhar com qutrits é crucial para lidar com quantidades cada vez maiores de informações. “Esse resultado pode ajudar a conectar computadores quânticos com capacidades de informação além dos qubits”, diz Anton Zeilinger, físico quântico da Academia Austríaca de Ciências e da Universidade de Viena, falando em comunicado à imprensa.
O processo, como a Scientific American observou no início deste mês, também pode ser um método de criptografia. Qualquer interferência externa no processo complexo iria alterá-lo fundamentalmente, revelando assim uma tentativa de subterfúgio.
“O básico para os sistemas de rede quântica da próxima geração é construído na nossa pesquisa fundamental hoje”, diz Jian-Wei Pan, da Universidade de Ciência e Tecnologia da China.
Fonte: ScientificAmerican
