Recorde de 50 km deixa criptografia quântica a um passo da prática

Redação do Site Inovação Tecnológica - 02/09/2019

Um cristal não linear iluminado por um laser forte converte o comprimento de onda do fóton original para uma cor ideal para viagens de longa distância.
[Imagem: IQOQI Innsbruck/Harald Ritsch]

Criptografia quântica

O recorde de entrelaçamento quântico foi mais uma vez quebrado, e de uma forma que não deixa mais dúvidas de que agora apenas questões de engenharia e escalonamento nos separam de comunicações ultrasseguras, garantidas por criptografia quântica.

E, um pouco mais no futuro, de uma internet quântica.

Físicos da Universidade de Innsbruck, na Áustria, bateram o recorde anterior, de 6 km, alcançando 50 km na transmissão de informações quânticas por uma rede de fibra óptica.

"Isso é duas ordens de magnitude mais distante do que era previamente possível e é uma distância prática para começar a construir redes quânticas intermunicipais," disse o pesquisador Ben Lanyon.

Transmissão de informações quânticas

Como a informação quântica não pode ser copiada, não é possível enviá-la pelas redes clássicas usadas hoje - é necessário usar partículas que obedecem às leis da mecânica quântica, que suportam, entre outros, o fenômeno do entrelaçamento, que estabelece que duas partículas ficarão inextricavelmente associadas, qualquer que seja a distância que as separe.

O experimento começa com um átomo de cálcio preso em uma armadilha de íons. Usando raios laser, os pesquisadores escrevem um estado quântico no íon e o energizam simultaneamente para que ele emita um fóton, no qual as informações quânticas são armazenadas. Como resultado, os estados quânticos do átomo e da partícula de luz ficam entrelaçados.

Mas o grande desafio é transmitir o fóton através de cabos de fibra óptica, porque ele tem um comprimento de onda de 854 nanômetros, sendo rapidamente absorvido pela fibra óptica, desaparecendo com a informação. A saída foi usar uma conversão ascendente de fótons, uma fusão de fótons, em que dois fótons verdes se unem para formar um fóton azul, sem perder seu estado quântico, que é o dado que está sendo transmitido. O fóton resultante tem 1.550 nanômetros, que é o comprimento de onda padrão das telecomunicações.

A equipe já está se preparando para a próxima largada, quando pretendem atingir 100 km de distância na transmissão quântica. Para isso, eles precisarão usar um repetidor quântico, o conhecido hub usados nas redes de computadores, que reforça o sinal de tempos em tempos para que ele chegue forte o suficiente ao seu destino.

Bibliografia:

Artigo: Light-matter entanglement over 50 km of optical fibre
Autores: V. Krutyanskiy, M. Meraner, J. Schupp, V. Krcmarsky, H. Hainzer, B. P. Lanyon
Revista: npj Quantum Information
Vol.: 5, Article number: 72
DOI: 10.1038/s41534-019-0186-3