Cientistas criam teletransporte por meio da luz
Kenneth Chang
Estados Unidos
Sem o drama da frase de Alexander Graham Bell ao telefone, "Senhor Watson, venha cá!", ou o charme do Star Trek original, cientistas conseguiram ainda assim um marco nas comunicações: teletransportar a identidade quântica de um átomo para outro a alguns centímetros de distância.
A engenhoca responsável é um misto de câmara de vácuo, fibra ótica, lasers e divisores óticos semitransparentes no laboratório do Instituto Joint Quantum em Maryland, nos Estados Unidos. Mesmo no futuro distante, o teletransporte da série Star Trek provavelmente continuará uma fantasia, mas o mecanismo pode se tornar um importante componente em novos tipos de comunicação e computação.
O teletransporte quântico depende do entrelaçamento, um dos mais estranhos dos já muito estranhos aspectos da mecânica quântica. Duas partículas podem se "entrelaçar" em uma entidade única, uma mudança em uma instantaneamente modifica a outra mesmo se ela estiver a grandes distâncias. Físicos já demonstraram que conseguem usar o teletransporte para transferir informação de um fóton para outro e entre átomos próximos. Na nova pesquisa, os cientistas usaram a luz para transferir informação quântica entre dois átomos bem separados.
"Essa abordagem híbrida que demonstramos parece ser uma forma interessante de prosseguir," disse Christopher Monroe, físico da Universidade de Maryland e autor de um artigo descrevendo a pesquisa na edição de 23 de janeiro do periódico Science.
Os computadores digitais atuais armazenam informações com os números zero e um. Em um futuro computador quântico, um bit de informação poderá ser tanto zero quanto um ao mesmo tempo (em essência, o resultado de um jogo de cara ou coroa quântica seria tanto cara quanto coroa até que alguém de fato olhasse para a moeda, instante no qual a moeda se tornaria imediatamente uma das duas faces.) Em teoria, um computador quântico poderia calcular certos tipos de problemas muito mais rápido que computadores digitais.
No experimento, os dois íons de itérbio, resfriados a uma fração de um grau acima do zero absoluto, serviram de moedas quânticas. Um pulso de microondas registrou uma informação quântica em um deles; um segundo pulso de microondas pôs o íon no estado de probabilidades iguais de um cara ou coroa.
Um laser então induziu cada íon a emitir exatamente um fóton, coletado por uma lente e guiado através da fibra ótica para o divisor ótico, que poderia refletir os fótons ou deixá-los passar. Dois detectores os capturaram e então registraram os fótons. Como não se sabe qual fóton veio de qual átomo, os fótons ficaram "entrelaçados", significando que o comportamento das duas partículas pode ser explicado por apenas uma equação, embora não estivessem no mesmo lugar. E, estranhamente, já que os fótons foram emitidos pelos íons, os dois íons também se entrelaçaram.
"Essa é a mágica do entrelaçamento," disse Monroe. "Agora, os átomos estão entrelaçados. Os fótons não são mais importantes." A informação no primeiro íon foi então medida de uma forma que não a revelou e que a teleportou ao segundo íon.
Pela repetição do experimento e com muitas medições do segundo íon, os pesquisadores de Maryland e da Universidade de Michigan confirmaram que o segundo íon continha a informação que havia sido originalmente escrita no primeiro íon. O método não é particularmente prático no momento, porque falha quase todas as vezes. Apenas uma em cada 100 milhões de tentativas de teletransporte é bem-sucedida, levando 10 minutos para transferir um bit de informação quântica.
"Precisamos melhorar isso," disse Monroe. Mas ele disse que uma taxa de sucesso de um em 10 mil seria alta o suficiente para alguns usos. Tais sistemas poderiam ser usados como "repetidores quânticos" - lendo a informação de um fóton e então marcando essa informação em um novo fóton para o próximo salto de sua jornada de comunicação.
