Cientistas transmitiram com sucesso dados quânticos e dados convencionais através de uma única fibra óptica pela primeira vez.
A pesquisa demonstra que dados quânticos na forma de fótons emaranhados e dados convencionais da internet enviados como pulsos de laser podem coexistir no mesmo cabo de fibra óptica.
A maioria das pesquisas em construindo uma internet quântica concentrou-se na necessidade de infraestrutura separada ou canais dedicados para dados quânticos para evitar interferência de dados “clássicos”. Mas essa nova rede “híbrida” pode abrir caminho para uma implementação mais eficiente de comunicações quânticas, permitindo que dados quânticos e convencionais compartilhem a mesma infraestrutura. Os pesquisadores revelaram suas descobertas em um estudo publicado em 26 de julho no periódico Avanços da Ciência.
Cabos de fibra óptica são compostos de fios finos de vidro ou fibras plásticas que transportam dados como pulsos de luz infravermelha. Essas fibras transmitem dados por diferentes canais de cor, com cada um correspondendo a um comprimento de onda específico de luz.
Pesquisadores já mostraram anteriormente que dados quânticos podem ser transmitidos através de um cabo de fibra óptica padrão, mas este novo experimento marca a primeira vez que dados quânticos e convencionais foram transmitidos juntos no mesmo canal de cor.
A criação de redes híbridas é desafiadora porque os dados quânticos são frequentemente transmitidos por cabos de fibra óptica usando fótons emaranhados.
O emaranhamento ocorre quando dois qubits — as unidades mais básicas de informação quântica — são ligadas de tal forma que a informação é compartilhada entre elas independentemente de sua relação ao longo do tempo ou espaço. Mas o emaranhamento é um estado extremamente delicado que pode ser facilmente interrompido por perturbações ambientais como ruído ou interferência de outros sinais. Isso inclui quaisquer dados que compartilhem o mesmo comprimento de onda em um canal de fibra óptica. Isso é conhecido como “decoerência”, e quebrar essa conexão faz com que os qubits percam seu estado quântico, resultando em perda de dados.
“Para tornar a internet quântica uma realidade, precisamos transmitir fótons emaranhados por meio de redes de fibra óptica”, coautor do estudo Michael Kueschefe do Instituto de Fotônica da Universidade Leibniz de Hannover, disse em um declaração. “Também queremos continuar usando fibras ópticas para transmissão convencional de dados.”
Para contornar esses desafios, os cientistas usaram uma técnica chamada modulação de fase eletro-óptica para ajustar precisamente a frequência dos pulsos de laser para que eles correspondessem à cor dos fótons emaranhados. Isso permitiu que ambos os tipos de dados fossem transmitidos no mesmo canal de cor sem interromper a informação quântica mantida pelos fótons emaranhados.
A capacidade de transmitir dados quânticos e convencionais no mesmo canal libera outros canais de cor no cabo de fibra óptica para mais dados, disseram os cientistas. Isso será essencial para tornar as muitas aplicações de computação quânticacomo comunicações ultra-seguras e quânticas criptografiamais prático e escalável.
“Nossa pesquisa é um passo importante para combinar a internet convencional com a internet quântica”, disse Kues. “Nosso experimento mostra como a implementação prática de redes híbridas pode ter sucesso.”
