O Primeiro Modem para a Internet Quântica Agora é Uma Realidade
Quantum Computação Quântica Internet Quântica

O Primeiro Modem para a Internet Quântica Agora é Uma Realidade

Maia Mulko

Vinte e dois anos depois da criação do primeiro computador quântico, e apenas um desde o primeiro computador quântico para uso comercial, a internet quântica veio para conectar estes dispositivos de modo ultra-seguro, ultra-rápido e ultra-poderoso.

O que é a Internet Quântica?

Para conseguir entender o que é a internet quântica, precisamos ter em mente que a principal característica da computação quântica, a qual utiliza como sua unidade básica de informação o qubit ao invés do bit. Enquanto um bit em computadores clássicos é a base do sistema binário, chamado assim por só  poder ter valores 1 ou 0, um qubit é um bit quântico que pode ter os dois valores ao mesmo tempo. Isso significa que, o qubit permite a sobreposição dos dois estados, o que abre novas portas lógicas para novos algoritmos, e dá lugar a novos circuitos quânticos que podem compor uma rede. O resultado desta rede é uma maior capacidade para cálculos e operações simultâneas a uma velocidade mais alta.

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A internet quântica, portanto, é uma rede global de comunicação quântica na qual informações quânticas são transmitidas na forma de qubits através de dispositivos quânticos remotos distintos. Tão simples - quase redundante - quanto possa parecer, na prática é um pouco mais complicado devido a esta questão: Como transmitir informação quântica a grandes distâncias sem sua deterioração?

Nos dias de hoje, é mutuamente conhecido que a luz é a maneira ideal de transmitir informações, devido a alta velocidade em que ela viaja (299.792.458 metros por segundo). É essencial, por exemplo, para a comunicação no espaço exterior, uma das formas mais complicadas de comunicação por causa da distância e interferências causadas pela radiação.

A internet quântica também utiliza a luz. Ela se torna utilizável entre qubits estacionários (aqueles que estão em uma unidade local precisa) e qubits "voadores", que são nada mais e nada menos que quanta (um quantum sendo a menor quantidade de energia radiante) de luz que transporta informações.

Mas até agora não havia meio de transmissão para isso. A informação contida na luz é altamente sensível, pois é de um sinal muito volátil, e está sujeita a se degradar no ar. Uma proposta, para esta causa, foi que a internet quântica seja desenvolvida em um lugar onde não exista ar: no espaço. Ou seja, por meio de satélites. O problema era que isso se tratava de uma opção muito cara.

Foi então que entrou o protagonista dessa história: o modem quântico.

O Modem Quântico

Devemos avanços nesta área à Quantum Networks, o grupo Otto-Hahn no Instituto Max-Planck de Ótica Quântica em Garching Bei Munique, Alemanha. Lá, a equipe liderada pelo pesquisador Andreas Reiserer desenvolveu o primeiro protótipo de um modem quântico, utilizando tecnologia básica, porém efetiva. Ele então é capaz de conectar qubits estacionários com qubits voadores utilizando redes de fibra ótica (a fibra ótica já utilizada hoje). Tudo isso para dizer que, graças a este modem, não precisaremos de nada "novo" para conectar a uma internet quântica do futuro, o que parece ser uma maneira eficiente de chegar a esse dia.

Mas, como funciona exatamente? O modem recebe e envia o quanta de luz que contém as informações na mesma linha do comprimento de onda infravermelho da luz de um laser (que é a grande "essência" da fibra ótica) através de qubits em repouso que reagem a luz e realizam um "salto quântico".

Para chegar a isso, os elétrons do elemento érbio são ideais, mas eles precisam ser forçados a coexistir simultaneamente com a luz infravermelha em uma pequena quantidade de espaço que é capaz de compensar pela volatilidade dos fótons. Por causa disso, a equipe no Instituto Max-Planck de Ótica Quântica optou por um cristal transparente de silicato de ítrio, cinco vezes mais fino que o cabelo humano, bem como por espelhos para fazer os fótons "quicarem" para ajudá-los a saltar. Esses espelhos são ao mesmo tempo permeáveis o suficiente para absorver os fótons necessários para permitir a execução de ida e volta das informações, algo fundamental para uma conexão à internet.

Tudo isso ocorre a uma temperatura similar a do restante dos componentes de um computador quântico, aproximadamente 270 graus Celsius abaixo de zero. A oscilação térmica dos átomos poderia, é claro, destruir a informação quântica, desta forma são aplicadas técnicas de resfriamento.

O Que Podemos Esperar para o Futuro?

Essa tecnologia pode permitir, posteriormente, átomos de érbio chegarem como qubits individualmente através da luz de um laser. Estes, contidos dentro de um cristal, poderiam atuar como um processador quântico, para aumentar a compatibilidade do modem com terminais quânticos.

Depois disso, podem ser desenvolvidos repetidores quânticos que, sendo instalados a cada certo número de quilômetros, serviriam para minimizar a perda de informação quântica (lembre-se que a informação estaria em fótons em redes de fibra óptica) ao longo de grandes distâncias. Isso seria muito caro para começar, mas não totalmente impossível.

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