Por Natasha Romanzoti, em 6.11.2018

O domínio experimental de sistemas quânticos complexos é necessário para tecnologias como computadores quânticos, criptografia quântica e até teletransporte quântico.
Agora, cientistas da Universidade de Viena e da Academia Austríaca de Ciências desenvolveram novos métodos que devem, um dia, possibilitar o teletransporte de sistemas quânticos.

Eles procuraram usar sistemas quânticos mais complexos do que os qubits entrelaçados bidimensionais e, assim, aumentar a capacidade de informação desses sistemas com o mesmo número de partículas.

Método

Para aumentar a capacidade de informação dos sistemas quânticos, a nova pesquisa se concentrou em aumentar sua complexidade, em vez de apenas aumentar o número de partículas envolvidas.

“O diferencial do nosso experimento é que, pela primeira vez, ele envolve três fótons além da natureza bidimensional convencional”, explicou o principal autor do estudo, Manuel Erhard, ao portal Phys.org.

Para este propósito, os físicos vienenses usaram sistemas quânticos com mais de dois estados possíveis - neste caso particular, o momento angular de partículas de luz individuais. Esses fótons individuais agora têm uma capacidade de informação mais alta que os qubits.

No entanto, o emaranhamento dessas partículas mostrou-se difícil em um nível conceitual. Os pesquisadores superaram esse desafio utilizando um algoritmo de computador que procura autonomamente por uma implementação experimental, chamado Melvin. Assim, determinaram a melhor configuração experimental para produzir esse tipo de entrelaçamento.

Avanços e implicações

Depois de algumas simplificações na configuração experimental, os físicos ainda enfrentaram grandes desafios tecnológicos.

Eles conseguiram resolvê-los com tecnologia laser de última geração e uma multi-porta especialmente desenvolvida. “Essa multi-porta é o coração do nosso experimento e combina os três fóton s para que eles sejam emaranhados em três dimensões”, disse Erhard.
O esforço valeu a pena: a propriedade peculiar do entrelaçamento de três fótons em três dimensões deve permitir a investigação experimental de novas questões fundamentais sobre o comportamento dos sistemas quânticos.

Além disso, os resultados deste estudo também podem ter um impacto significativo em tecnologias futuras, como o teletransporte quântico. “Acho que os métodos e tecnologias que desenvolvemos nos permitem teletransportar uma proporção maior da informação quântica total de um único fóton, o que pode ser importante para as redes de comunicação quântica”, afirmou outro pesquisador envolvido no experimento, Anton Zeilinger.

Um artigo sobre a pesquisa foi publicado na revista científica Nature Photonics. [Phys]

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Link do artigo: Estamos um passo mais próximos do teletransporte quântico complexo
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