Teletransporte quântico: descoberta junta informações fisicamente separadas

Cientistas da Universidade de Oxford chegaram ao patamar mais próximo do uso prático em larga escala da computação quântica, até o momento. Um estudo que descreve a junção de dois processadores quânticos separados em um único computador foi publicado pela revista Nature no último dia 5 de fevereiro. 

De acordo com nota divulgada no site da instituição de ensino inglesa, “embora o teletransporte quântico de estados tenha sido alcançado antes, este estudo é a primeira demonstração de teletransporte quântico de portas lógicas (os componentes mínimos de um algoritmo) através de um link de rede”.  

Esta descoberta poderia, portanto, segundo os pesquisadores do Departamento de Física da universidade, “estabelecer as bases para uma futura ‘internet quântica‘, em que processadores distantes poderiam formar uma rede ultrassegura para comunicação, computação e sensoriamento”. 

Durante a experiência, a conexão de pequenos dispositivos quânticos permitiu que computações fossem distribuídas por uma rede. Antes, diz o comunicado, tinha-se a ideia de que, para que um computador quântico fosse tão poderoso assim em um único dispositivo, seria necessária “uma máquina de tamanho imenso”. 

Os estudiosos, porém, conseguiram conectar com sucesso dois processadores para formar um único computador totalmente conectado. Esse resultado abre caminho “para enfrentar desafios computacionais antes fora de alcance”, uma vez que, “em teoria, não há limite para o número de processadores que podem estar na rede”. 

Nesta experiência, os dados entre os processadores foram transmitidos por meio de luz (fótons) em vez de sinais elétricos, e os dispositivos foram conectados por fibras ópticas. Os links fotônicos permitiram que qubits — unidades básicas de informação na computação quântica — presentes em módulos separados fossem emaranhados, e que a lógica quântica fosse, então, executada entre eles usando do teletransporte quântico. 

O emaranhamento ocorre quando duas partículas permanecem correlacionadas mesmo quando separadas por grandes distâncias — o que permite o compartilhamento de informações sem a necessidade de uma viagem física. O teletransporte quântico, por sua vez, diz respeito à transferência de informações quânticas a longa distância, quase que instantaneamente, por meio do emaranhamento. 

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O líder do estudo, Dougal Main, enfatiza a diferença no que diz respeito a estudos prévios. “Demonstrações anteriores de teletransporte quântico se concentraram na transferência de estados quânticos entre sistemas fisicamente separados”, afirma, na nota da Oxford. “Em nosso estudo, usamos o teletransporte quântico para criar interações entre esses sistemas distantes.” 

Assim, é possível a execução de ‘portas quânticas lógicas’ entre qubits alojados em computadores quânticos separados. “Essa inovação nos permite efetivamente ‘conectar’ processadores quânticos distintos em um único computador quântico totalmente conectado.” 

Seria algo parecido com o funcionamento de supercomputadores tradicionais — “compostos de computadores menores conectados entre si para atingir capacidades maiores do que as de cada unidade separada”.  No que diz respeito à computação quântica, a compactação de um número de qubits cada vez maior em um único dispositivo vinha sendo um problema para a área. 

Os processadores quânticos que se conectam à distância em um só computador, portanto, poderiam, por exemplo, executar em questão de horas cálculos que supercomputadores atuais “levariam muitos anos para resolver”.