Emaranhamento quântico recorde conecta dois átomos em 20 milhas

Emaranhamento quântico recorde conecta dois átomos em 20 milhas

11 de julho de 2022 0 Por ucrhyan
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Pesquisadores na Alemanha demonstraram o emaranhamento quântico de dois átomos separados por 33 km (20,5 milhas) de fibra óptica. Esta é uma distância recorde para esse tipo de comunicação e marca um avanço em direção a uma internet quântica rápida e segura.

O emaranhamento quântico é o fenômeno estranho em que duas partículas podem se tornar tão inextricavelmente ligadas que examinar uma pode dizer sobre o estado da outra. Mais estranho ainda, mudar algo em uma partícula alterará instantaneamente seu parceiro, não importa quão distantes estejam. Isso leva à inquietante implicação de que a informação está sendo “teletransportada” mais rápido que a velocidade da luz, uma ideia que foi demais até mesmo para Einstein, que a descreveu como “ação assustadora à distância”.

Apesar de sua aparente impossibilidade, o emaranhamento quântico tem sido consistentemente demonstrado em experimentos há décadas, com cientistas aproveitando sua natureza bizarra para transmitir dados rapidamente a longas distâncias. E no novo estudo, pesquisadores da Ludwig-Maximilians-Universidade de Munique (LMU) e da Universidade de Saarland quebraram um recorde de distância de emaranhamento quântico entre dois átomos sobre fibra óptica.

Em seus experimentos, a equipe enredou dois átomos de rubídio mantidos em armadilhas ópticas em dois prédios diferentes no campus da LMU. Eles foram separados por 700 m (2.297 pés) de fibra ótica, que foi estendido para 33 km com carretéis extras de cabo. Cada átomo foi excitado com um pulso de laser, o que faz com que ele emita um fóton que é quântico emaranhado com o átomo.

Os fótons são então enviados pelos cabos de fibra ótica para se encontrarem em uma estação receptora no meio. Lá, os fótons passam por uma medição conjunta, que os emaranha – e, como cada um já está emaranhado com seu próprio átomo, os dois átomos também se emaranham.

Embora os fótons tenham sido emaranhados em grandes distâncias antes, este estudo marca um novo recorde de distância para emaranhar dois átomos, que poderiam funcionar como nós de “memória quântica”, sobre fibra óptica. A chave é que os fótons mediadores foram convertidos em um comprimento de onda mais longo para que eles viajem mais longe através das fibras – seu comprimento de onda natural de 780 nanômetros (nm) significa que eles normalmente seriam perdidos após alguns quilômetros, então antes de sua jornada começar a equipe executou-os através de um dispositivo para convertê-los em um comprimento de onda de 1.517 nm. Isso está próximo do comprimento de onda de 1.550 nm comumente usado para telecomunicações em fibra ótica, o que reduz as perdas.

A equipe diz que este é um passo importante no caminho para a realização de uma internet quântica prática. Essas redes de comunicação seriam muito mais rápidas e seguras do que as atuais e, mais importante, este estudo mostra que elas podem operar usando a infraestrutura de fibra óptica existente. Isso pode ser combinado com tecnologias como satélites, que já demonstraram a capacidade de emitir fótons emaranhados por milhares de quilômetros.

A pesquisa foi publicada na revista Nature.

Fonte: LMU