Comunicação quântica

Estudo converte informação quântica em ondas usadas em sistemas de telecomunicação (divulgação)

Divulgação Científica

27/9/2010

Agência FAPESP – A computação quântica vem sendo pesquisada em diversos países com vistas ao desenvolvimento de tecnologias de informação muito mais rápidas – exponencialmente maiores – e seguras do que as atuais e que permitam realizar tarefas impossíveis de serem feitas com os sistemas disponíveis hoje em dia.

Um novo e importante passo na área acaba de ser conseguido por cientistas do Instituto de Tecnologia da Geórgia (Georgia Tech), nos Estados Unidos. Com o uso de nuvens densas e superfrias de átomos de rubídio, o grupo obteve avanços em elementos importantes para os sistemas de informação quânticos.

Uma das descobertas está relacionada a uma parte fundamental dos sistemas de informação: a transmissão. Trata-se de uma nova técnica para converter fótons de modo que possam transportar dados quânticos em comprimentos de onda possíveis de serem transmitidas em longas distâncias em redes de fibra óptica.

Segundo os autores do estudo, o trabalho aproxima as redes de informação quântica de um futuro protótipo. O estudo teve resultados publicados neste domingo na revista Nature Physics e também foram submetidos para o periódico Physical Review Letters.

No estudo, a memória quântica foi criada pelo direcionamento da luz de um laser em uma nuvem de átomos de rubídio (elemento químico usado em semicondutores) confinada em uma grade óptica. A energia excitou os átomos e os fótons espalhados carregaram informação sobre o processo. Os fótons, que transportavam informação quântica, foram inseridos no sistema de conversão de comprimentos de onda.

A técnica é considerada eficiente e com baixo nível de ruído. Fótons com dados quânticos foram convertidos de ondas infravermelhas para comprimentos maiores, mais apropriados para a transmissão em sistemas de telecomunicação convencionais. De acordo com a pesquisa, a técnica mantém a integridade da informação durante a conversão para ondas maiores e de volta aos comprimentos em infravermelho.

Os cientistas também conseguiram uma grande melhoria no período de tempo em que um repetidor quântico – necessário para a transmissão da informação – é capaz de manter a informação na memória. Nos experimentos feitos na Georgia Tech, a memória foi mantida por 0,1 segundo.

Parece pouco, mas é 30 vezes mais do que o recorde anterior para sistemas baseados em átomos neutros e frios. A duração também se aproxima do objetivo dos pesquisadores na área: de conseguir uma memória quântica que dure por pelo menos 1 segundo, o suficiente para transmitir a informação para o nó seguinte em uma rede.

“Esse é o primeiro sistema em que um tempo de memória relativamente longo foi integrado com a capacidade de transmissão em comprimentos de onda de telecomunicação. Temos agora os aspectos cruciais necessários para um repetidor quântico”, disse Brian Kennedy, professor da Escola de Física da Georgia Tech e um dos autores do estudo.

“Um fóton de luz infravermelha que entra se torna um fóton de luz de telecomunicação que sai. De modo a preservar o emaranhamento quântico, nossa conversão foi feita muito eficientemente e com pouco ruído”, disse Alex Kuzmich, outro autor da pesquisa.

O artigo A quantum memory with telecom-wavelength conversion (doi: 10.1038/nphys1773), de Brian Kennedy e outros, pode ser lido por assinantes da Nature Physics em www.nature.com/naturephysics.