estabelecendo as bases para a Internet Quântica
Dra. Sarah Thomas trabalhando no laboratório de óptica quântica. Crédito: Thomas Angus/Imperial College Londres
“A interface de dois dispositivos principais é um passo crucial para permitir redes quânticas, e estamos realmente entusiasmados por sermos a primeira equipe capaz de demonstrar isso.” - Dra.
Colégio Imperial de Londres
Fundada em 8 de julho de 1907, pela Royal Charter, a Imperial College London é uma universidade pública de pesquisa em Londres com foco em ciência, engenharia, medicina e negócios. Seu campus principal está localizado em South Kensington e possui um campus de inovação em White City, uma estação de campo de pesquisa em Silwood Park e hospitais universitários em Londres. Seu nome legal completo é Imperial College of Science, Technology and Medicine.
" dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">Imperial College Londresa Universidade de Southampton e as Universidades de Stuttgart e Wurzburg na Alemanha, com os resultados publicados em Avanços da Ciência.
A coautora, Dra. Sarah Thomas, do Departamento de Física do Imperial College London, disse: “A interface de dois dispositivos principais é um passo crucial para permitir redes quânticas, e estamos realmente entusiasmados por ser a primeira equipe a ter sido capaz de demonstrar isso.”
O coautor Lukas Wagner, da Universidade de Stuttgart, acrescentou: “Permitir que locais de longa distância, e até mesmo computadores quânticos, se conectem é uma tarefa crítica para futuras redes quânticas”.
A configuração dos pontos quânticos da equipe. Crédito: Imperial College Londres
Comunicação de longa distância
Nas telecomunicações normais – como a Internet ou as linhas telefónicas – a informação pode perder-se em grandes distâncias. Para combater isso, esses sistemas utilizam 'repetidores' em pontos regulares, que leem e reamplificam o sinal, garantindo que ele chegue intacto ao seu destino. Os repetidores clássicos, entretanto, não podem ser usados com informação quântica, pois qualquer tentativa de ler e copiar a informação a destruiria. Isto é uma vantagem por um lado, já que as conexões quânticas não podem ser “aproveitadas” sem destruir as informações e alertar os usuários. Mas é um desafio a ser enfrentado nas redes quânticas de longa distância. Uma maneira de superar esse problema é compartilhar informações quânticas na forma de partículas emaranhadas de luz, ou fótons. Os fótons emaranhados compartilham propriedades de tal forma que não é possível compreender um sem o outro. Para compartilhar o emaranhamento por longas distâncias em uma rede quântica, você precisa de dois dispositivos: um para criar os fótons emaranhados e outro para armazená-los e permitir que sejam recuperados posteriormente. Existem vários dispositivos usados para criar informações quânticas na forma de fótons emaranhados e para armazená-las, mas gerar esses fótons sob demanda e ter uma memória quântica compatível para armazená-los escapou aos pesquisadores por muito tempo. Os fótons têm certos comprimentos de onda (que, na luz visível, criam cores diferentes), mas os dispositivos para criá-los e armazená-los são frequentemente ajustados para funcionar com comprimentos de onda diferentes, impedindo-os de interagir. Para fazer a interface dos dispositivos, a equipe criou um sistema onde ambos os dispositivos usavam o mesmo comprimento de onda. Um 'ponto quântico' produzia fótons (não emaranhados), que eram então passados para um sistema de memória quântica que armazenava os fótons dentro de uma nuvem de átomos de rubídio. Um laser “ligava” e “desligava” a memória, permitindo que os fótons fossem armazenados e liberados sob demanda. estabelecendo as bases para a Internet Quântica Não só o comprimento de onda destes dois dispositivos corresponde, como também está no mesmo comprimento de onda das redes de telecomunicações utilizadas atualmente – permitindo que seja transmitido com cabos de fibra ótica normais, familiares às ligações diárias à Internet.Colaboração Europeia
A fonte de luz de pontos quânticos foi criada por pesquisadores da Universidade de Stuttgart com o apoio da Universidade de Wurzburg, e depois trazida para o Reino Unido para fazer interface com o dispositivo de memória quântica criado pela equipe Imperial e de Southampton. O sistema foi montado em um laboratório subterrâneo do Imperial College London.“O avanço desta vez foi reunir especialistas para desenvolver e executar cada parte do experimento com equipamentos especializados e trabalhar juntos para sincronizar os dispositivos.” - Dr.
fóton
Um fóton é uma partícula de luz. É a unidade básica da luz e de outras radiações eletromagnéticas e é responsável pela força eletromagnética, uma das quatro forças fundamentais da natureza. Os fótons não têm massa, mas têm energia e momento. Eles viajam à velocidade da luz no vácuo e podem ter diferentes comprimentos de onda, que correspondem a diferentes cores de luz. Os fótons também podem ter energias diferentes, que correspondem a diferentes frequências de luz.
" dados-gt-translate-attributes="[{["atributo":"data-cmtooltip", "formatar":"HTML"]" tabindex="0" role="link">fóton fonte interligada com uma memória quântica atômica” por Sarah E. Thomas, Lukas Wagner, Raphael Joos, Robert Sittig, Cornelius Nawrath, Paul Burdekin, Ilse Maillette de Buy Wenniger, Mikhael J. Rasiah, Tobias Huber-Loyola, Steven Sagona-Stophel, Sven Höfling, Michael Jetter, Peter Michler, Ian A. Walmsley, Simone L. Portalupi e Patrick M. Ledingham, 12 de abril de 2024, Avanços da Ciência.
DOI: 10.1126/sciadv.adi7346
A pesquisa faz parte do projeto financiado pela UE 'Qurope: repetidores quânticos usando emaranhamento fotônico sob demanda'.
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