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Experimentos com “qutrit” são realizados pela primeira vez: teletransporte quântico

Compartilhe:     |  10 de agosto de 2019

Duas equipes de pesquisa independentes – uma da Universidade de Ciência e Tecnologia da China, e uma parceria entre a Universidade de Ciência e Tecnologia da China e a Academia Austríaca de Ciências – conseguiram teletransportar um “qutrit”, uma unidade de informação quântica tripartite, ao contrário do mais comum “qubit”, unidade ligada aos “bits” binários da computação clássica.

Essa prova de conceito é um avanço para o campo do teletransporte quântico, uma vez que qutrits podem carregar mais informações e ser mais resistentes a ruídos de tráfego que os qubits.

Teletransporte quântico: histórico

Enquanto a expressão “teletransporte quântico” parece incrível e algo que pode ser usado pelas pessoas para desparecerem de um lugar e aparecerem instantaneamente em outro, como na ficção científica, a realidade é bem diferente disso.

Os pesquisadores estudam este fenômeno com o objetivo de utilizá-lo – principalmente – para segurança cibernética em comunicações no futuro.

Ele funciona com partículas entrelaçadas quanticamente que, mesmo distantes, compartilham informações. Quando o teletransporte quântico é usado para enviar mensagens, estas se tornam praticamente impossíveis de se hackear e, quando o são, os cientistas sabem imediatamente.

Até agora, todos os experimentos com teletransporte quântico haviam sido realizados com qubits ou estados binários de partículas. Esta é a primeira vez que pesquisadores teletransportaram estados mais complicados de partículas.

Qutrits

Se os bits são 0 ou 1, qubits são 0 e 1 ao mesmo tempo, qutrits são 0, 1 ou 2 ao mesmo tempo. Criá-los exige a superposição de três estados e é consideravelmente mais difícil que os demais. Então, como as equipes fizeram isso?

Ambas usaram um caminho de três ramificações de um fóton em sistemas óticos de lasers, divisores de feixes e cristais de borato de bário.

Lembra o experimento da dupla fenda? Nesta experiência clássica, um fóton passa por duas fendas ao mesmo tempo, criando um padrão semelhante a ondas. Cada fenda é um estado de 0 e 1, porque o fóton passa por ambas. Adicione uma terceira fenda e o resultado é um qutrit, que passa pelas três.

Criar um qutrit usando um fóton foi complicado, mas somente uma parte dos experimentos. As equipes ainda tiveram que entrelaçar quanticamente dois qutrits e provar que eles estavam de fato entrelaçados – o que é essencial para extrair informações deles com alta fidelidade.

Ressalvas

O trabalho das equipes tem algumas diferenças e rivalidades, no entanto.

Um dos times é liderado pelo físico chinês Guang-Can Guo, e o artigo do seu experimento ainda está em revisão para publicação. A outra equipe é chefiada por Anton Zeilinger e Jian-Wei Pan, e este artigo já foi aceito para publicação na revista Physical Review Letters.

Guo e seus colegas afirmam que conseguiram provar a fidelidade da informação teletransportada no seu experimento, mas Zeilinger e Pan pensam que os passos utilizados para evidenciar esta fidelidade não foram suficientes.
Além disso, ambos os trabalhos foram criticados pelo físico Akira Furusawa, da Universidade de Tóquio (Japão), que afirmou que o método utilizado pelas equipes não é eficiente e rápido o suficiente para ter aplicações práticas.

Quanto a isso, um dos membros da equipe de Zeilinger e Pan, Chao-Yang Lu, respondeu: “A ciência é passo a passo. Primeiro, você torna o impossível possível. Depois, você trabalha para torná-lo perfeito”.

Ambas as equipes ainda querem estender seu trabalho para ququarts— ou quatro superposições – no futuro. [ScientificAmerican]



Fonte: Hypescience



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