Revolução na fotônica quântica: novo filtro protege o emaranhamento!

Revolução na fotônica quântica: novo filtro protege o emaranhamento!

Uma equipe de pesquisa internacional composta por cientistas das universidades de Rostock, Sul da Califórnia, Flórida Central, Estado da Pensilvânia e Saint Louis fez progressos inovadores na fotônica quântica. A descoberta foi publicada em 28 de março de 2025 na revista Science e oferece uma nova abordagem para proteger o emaranhamento óptico. Este trabalho tem o potencial de avançar significativamente no desenvolvimento de tecnologias quânticas avançadas, o que é de grande importância dado que os Anos Internacionais da Ciência e Tecnologia Quântica proclamados pelas Nações Unidas [uni-rostock.de] relatam que...

A mecânica quântica está revolucionando a nossa compreensão da natureza nas menores escalas e é a base para tecnologias modernas, incluindo computadores quânticos, que podem calcular mais rapidamente do que os computadores clássicos. O emaranhamento é central porque não só é essencial para cálculos, mas também permite a transmissão segura de chaves criptográficas e aumenta a sensibilidade dos sensores. No entanto, esse emaranhado é passageiro e pode ser facilmente perdido devido à decoerência, como o ruído térmico.

Novo filtro de emaranhamento

A equipe de pesquisa, liderada pelo Prof. Alexander Szameit, superou os desafios de preservar o emaranhamento em circuitos fotônicos. Seu método usa os chamados “fios para luz”, que permitem que os fótons “saltem” entre canais adjacentes. Esta técnica utiliza ajuste direcionado do acoplamento de acordo com a simetria de tempo antiparidade para remover componentes não emaranhados do sistema. O filtro de emaranhamento recentemente desenvolvido atinge uma precisão quase ideal para excitações de um e dois fótons e é robusto à decoerência.

Além disso, foi enfatizado que estas descobertas são de grande importância não apenas para a pesquisa acadêmica, mas também para aplicações práticas em comunicação quântica. A comunicação quântica permite a troca de chaves à prova de toque para codificar informações relevantes para a segurança, com base em princípios físicos, como o emaranhamento quântico e o princípio da superposição. Em contraste com os métodos de criptografia algorítmica, este sistema poderia ser usado em redes de alta segurança [fraunhofer.de] relata que...

Avanços tecnológicos na comunicação quântica

Os Institutos Fraunhofer estão trabalhando no desenvolvimento de sistemas de comunicação quântica e tecnologias de links ópticos na iniciativa QuNET. O objetivo é criar a base para conexões seguras entre diferentes bandas de comprimento de onda e meios de transmissão. Os blocos de construção elementares desses sistemas incluem telescópios refletores ópticos de precisão, fontes de pares de fótons emaranhados por polarização e sistemas de detecção de alta resolução. Esses componentes não apenas permitem a transmissão de estados quânticos codificados por polarização, mas também garantem altas taxas de câmbio chave.

A segurança é baseada no comprovado protocolo BBM92 para fótons emaranhados por polarização, que promete segurança absoluta na comunicação. A criptografia quântica, ancorada no protocolo BB84, permite a transmissão de informações com alto nível de segurança e resistente a futuros computadores quânticos [das-wissen.de] relata que...

Além disso, é destacada a necessidade de repetidores quânticos para estender as distâncias de transmissão, à medida que a informação quântica se degrada em longas distâncias. Estes desafios e limitações técnicas realçam a natureza dinâmica da área de investigação e a necessidade de mais investimentos em investigação fundamental e no desenvolvimento de protocolos de encriptação quântica normalizados.

No geral, pesquisas recentes mostram um grande potencial para a comunicação quântica, não apenas em termos de segurança inquebrável e alcance global, mas também de transmissão mais rápida de informações na era digital.