Físicos conseguem “driblar” velocidade da luz para enviar informações na metade do tem

Físicos conseguem “driblar” velocidade da luz para enviar informações na metade do tempo

Por Jéssica Maes, em 14.03.2018

Pelo que sabíamos até agora, existia uma regra estabelecida no universo: as informações, assim como todas as outras coisas, só conseguem viajar através do espaço-tempo dentro de um limite de velocidade. Mas, mais uma vez, a física quântica prova que o que sabemos não significa quase nada: um grupo de físicos quânticos acabou de descobrir como dobrar este limite.

Em circunstâncias normais, o limite máximo de transferência de informação – algo como a largura de banda do universo – é um bit por partícula fundamental, movendo-se não mais rápido do que a velocidade da luz. Isso no “universo clássico”, um lugar em que as coisas se comportam antes que a física quântica se envolva.

Se você deseja enviar uma mensagem composta pelos bits “1” ou “0” para um amigo que acabou de se mudar para um lugar que fica a um ano-luz de distância e tudo que você tem é um único fóton, você pode codificar esse único número binário no fóton e enviá-lo à velocidade da luz, seguindo as regras clássicas da física, e esse amigo receberá a mensagem um ano depois. Se o seu amigo quiser usar esse fóton para enviar uma resposta, você precisará esperar mais um ano, e se quiser enviar mais informações nesse tempo, você precisaria de mais fótons.

Mas em um novo artigo publicado no dia 8 de fevereiro no periódico Physical Review Letters, dois físicos quânticos mostraram que é teoricamente possível dobrar essa largura de banda. A técnica descrita no artigo, intitulada “Comunicação bidireccional com uma única partícula quântica”, de certa forma “dribla” a velocidade da luz.

É impossível que qualquer coisa viaje mais rápido do que a velocidade da luz. Porém, graças ao entrelaçamento quântico, é possível que as duas pessoas tentando se comunicar enviem um pouco mais de informação usando a mesma partícula ao mesmo tempo. Se duas pessoas quiserem fazer isso, os pesquisadores dizem que elas teriam que colocar a partícula em uma “superposição de diferentes locais espaciais”.

“Isso geralmente é descrito como estando em dois lugares ao mesmo tempo”, simplifica o co-autor Flavio Del Santo, da Universidade de Viena, na Áustria. A realidade é um pouco mais complicada, mas imaginar a partícula em dois lugares ao mesmo tempo é um atalho útil para entender o que está acontecendo aqui.

Del Santo e seu co-autor, Borivoje Dakić, do Instituto de Ótica Quântica e Informação Quântica na Áustria, chamam seus comunicadores quânticos de Alice e Bob. Digamos que Alice e Bob têm a mesma partícula no início da comunicação. Cada um deles pode codificar um único bit de informação, um 1 ou um zero, na partícula.

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A comunicação continua limitada pela velocidade da luz, mas os dois comunicadores conseguem ver a informação enviada pelo outro na metade do tempo. Quando Alice codifica um “1” na partícula, Bob não vê isso imediatamente. Ela ainda tem que enviar a partícula para ele. Mas nesta situação especial, Alice e Bob podem codificar um pouco de informação na partícula e enviá-la um ao outro ao mesmo tempo.

A mensagem que cada um deles vê quando a partícula chega será o resultado de sua própria informação, e a informação de seu interlocutor será então adicionada. Se Alice codificou um zero e Bob um ‘1’, cada um deles verá um 1, que é o resultado da codificação. Como Alice sabe que ela colocou um zero, ela sabe então que Bob colocou um 1. E como Bob sabe que ele colocou um 1, ele saberá que Alice colocou um zero. Se ambos colocaram um 1, ou ambos colocados zero, o resultado será zero.

Em cada situação, ambos os receptores saberão o que o outro enviou – e eles terão cortado pela metade o tempo que geralmente leva para que duas pessoas enviem bits de informação usando uma única partícula.

Testando a teoria

O artigo, publicado na revista Physical Review Letters, é puramente teórico, mas Del Santo e Dakić se associaram a uma equipe de experimentalistas da Universidade de Viena para mostrar que o método pode funcionar no mundo real. Esta parcela de seus resultados ainda não passou por revisão e publicação de pares em um periódico.

Nesta segunda etapa, os pesquisadores usaram divisores de feixe para separar fótons em superposição espacial, o que significava que eles estavam, em certo sentido, em dois lugares ao mesmo tempo. Ao fazer isso, conseguiram realizar exatamente o que o primeiro artigo descreveu, a codificação de bits em fótons divididos, seu agrupamento e a interpretação dos resultados.

Os pesquisadores também mostraram que, com uma leve modificação, esta técnica poderia ser usada para realizar uma comunicação perfeitamente segura. Se um dos comunicadores, Alice, insere uma sequência aleatória de bits e Bob codifica a mensagem verdadeira e coerente, nenhum espião poderia descobrir o que Bob estava falando para Alice sem saber o que Alice havia enviado. Esta segurança dos dados é uma das principais promessas da internet quântica. [Live Science]