Como a memória quântica pode ser a resposta para a internet quântica?

Considerado um passo significativo na implantação de uma internet quântica , uma equipe de pesquisadores da Universidade Stony Brook, nos EUA, anunciou a construção de uma rede de “memórias quânticas” à tempera ambiente. Uma rede interconectada de computadores quânticos “é um caminho encorajador para obter vantagens quânticas utilizando sistemas quânticos distribuídos”, diz o estudo.

Segundo o artigo, publicado recentemente na revista npj Quantum Information, a experiência consistiu em armazenar e depois recuperar dois qubits fotônicos, duas das menores unidades de informação em um computador quântico, codificadas em partículas de luz (fótons).

A transmissão e manipulação de memória quântica é a contraparte, ao nível subatômico, da memória binária tradicional da nossa World Wide Web. Enquanto nesta os dados são codificados em estados binários de 1 ou 0, na memória quântica, eles formam um bit quântico, que pode apresentar uma superposição de 1 e 0. Mas essa capacidade de estar em múltiplos estados simultaneamente desaparece quando o qubit é observado.

Autores do estudo no Laboratório de Informação Quântica Stony Brook.

A primeira vantagem de uma comunicação quântica é a sua rapidez. No chamado "emaranhamento quântico", duas partículas ficam tão conectadas entre si, que mudanças em uma delas afeta instantaneamente a outra, não importando a distância entre as duas. 

Além disso, as comunicações quânticas são essencialmente mais seguras . Isso porque eventuais tentativas de hackeamento iriam interferir no estado quântico da partícula, o que seria facilmente observável tanto pelo remetente quanto pelo destinatário da mensagem.  

Embora mais viável que experimentos anteriores em projetar uma futura internet quântica, é importante destacar que a equipe só conseguiu armazenar fótons por uma fração de segundo, enquanto os qubits podem durar mais de uma hora em temperaturas criogênicas.

Um salto repetidor quântico requer duas fontes de pares de fótons emaranhadas, mas separados pela distância

Embora existam redes quânticas em operação no mundo , como uma de dois mil quilômetros entre Pequim e Xangai na China, todas necessitam ser resfriadas até o zero absoluto para poder operar. Nesse sentido, o experimento da equipe de Stony Brook armazenou dois fótons separadamente em gás rubídio e os recuperou com sucesso na assinatura quântica, e tudo isso à temperatura ambiente.

Segundo o coautor Daniel Oi, o aspecto mais notável aqui é que, após pegar dois fótons armazenados de forma independente, recuperá-los e interferi-los, "você obtém o que é chamado de mergulho HOM, ou um mergulho Hong-Ou-Mandel, que é uma assinatura quântica característica que indica que esses dois fótons eram idênticos".

O próximo passo, afirma à Live Science o professor da Universidade de Strathclyde na Escócia, é atingir "um dos santos graais das memórias quânticas", que é elaborar um método para identificar o momento exato em que um sinal está pronto para ser recuperado, sem comprometer suas propriedades quânticas, por meio de uma observação direta.  

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