Eles transmitem imagens através de uma rede quântica sem que a informação viaje entre dois pontos

By | 03/01/2024

Um novo sistema inspirado no teletransporte quântico permite o envio de imagens com segurança usando apenas luz

Os cientistas conseguiram transportar imagens através de uma rede sem enviá-las fisicamente. Eles usaram uma configuração inspirada no teletransporte quântico, uma tecnologia de Star Trek que se tornou realidade.

Uma equipa internacional de investigadores da Universidade de Witwatersrand, em Joanesburgo, e do Instituto de Ciências Fotónicas, em Barcelona, ​​​​conseguiu transportar “padrões” de luz sem ter de enviar fisicamente a imagem pela rede, um processo semelhante processo de teletransporte quântico.

O teletransporte quântico é baseado no emaranhamento quântico , um fenômeno físico pelo qual duas partículas estão tão intimamente ligadas que o estado de uma depende do estado da outra, mesmo que estejam separadas por uma grande distância.

Representación artística de la teleportación de una imagen.

O teletransporte quântico consiste em emaranhar uma partícula com o estado a ser transmitido e depois medir o resultado, o que faz com que o estado seja transferido para a outra partícula emaranhada. Desta forma, é possível “teletransportar” o estado quântico sem enviá-lo diretamente.

O teletransporte quântico de longa distância é essencial para a segurança da informação e tem sido alcançado com estados bidimensionais (qubits ou bits em superposição de estados quânticos) em distâncias muito longas entre satélites.

Potência adicional

A óptica quântica ( a ciência dos fótons) acrescenta poder adicional ao teletransporte quântico: permite que mais informações sejam compartilhadas e descreve com segurança sistemas mais complexos de uma só vez, como uma impressão digital única ou um rosto.

Infelizmente, o teletransporte até agora só foi demonstrado com estados tridimensionais (como uma imagem de três pixels), mas são necessários fótons emaranhados adicionais para alcançar dimensões mais altas usando a tecnologia disponível até agora (detecção linear).

Nesta pesquisa, a equipe realizou a primeira demonstração experimental do transporte quântico de estados de alta dimensão (como uma imagem multipixel) com apenas dois fótons emaranhados como recurso quântico, resultando em informações que parecem ser “teletransportadas” do emissor. … para o receptor.

Ao usar dois fótons emaranhados, os pesquisadores conseguiram incluir neles muito mais informações do que o normal, daí a possibilidade de codificar imagens.

Tecnologia de Jornada nas Estrelas

Além do mais, esta informação extra foi ‘teletransportada’ com sucesso de um ponto para outro sem viajar fisicamente através da conexão, “uma tecnologia de ‘Star Trek’ tornada real”, explica o professor Andrew Forbes , investigador principal, num comunicado

Para alcançar esse avanço, a equipe utilizou um detector óptico não linear (baseado no processo inverso usado para gerar emaranhamento) que evita a necessidade de fótons adicionais e funciona para qualquer “padrão” que você queira enviar.

Este “detector não linear” é outra parte crucial da configuração, tanto para lidar com a capacidade extra dos fótons emaranhados quanto para garantir que a informação seja transmitida com precisão de um ponto a outro.

Nuance importante

No entanto, não foi um experimento de teletransporte no sentido padrão. Embora a informação em si não tenha sido transferida (como seria através de uma ligação à Internet, por exemplo), a medição cuidadosa de uma característica específica numa das partículas emaranhadas afetou imediatamente a característica de medição na outra, transmitindo eficazmente o seu estado quântico.

No entanto, esclarece a Forbes, “este protocolo tem todas as características do teletransporte, exceto por um ingrediente essencial: requer um feixe de laser brilhante para tornar o detector não linear eficiente, para que o remetente possa saber o que vai ser enviado”. você não precisa saber.”

Embora possa não ser uma forma mais rápida de enviar informações, cria uma marca d’água quântica conveniente para qualquer informação que ninguém mais possa ver, observam os pesquisadores.

aventura interessante

“Esperamos que este experimento que mostra a viabilidade do processo motive novos avanços na comunidade da óptica não linear, ultrapassando os limites de uma implementação puramente quântica”, explica o cientista Adam Vallés , do Instituto de Ciências Fotônicas (ICFO) de Barcelona, em declarações a T21.

Ele acrescenta: “Precisamos ser cautelosos agora, pois esta configuração pode não impedir que um remetente enganoso mantenha cópias melhores das informações que estão sendo teletransportadas, o que significa que podemos acabar com muitos clones do Sr. Spock no mundo de Star. queria. Do ponto de vista prático, a configuração que demonstramos atualmente já pode ser usada para estabelecer um canal seguro de alta dimensão para comunicações quânticas entre duas partes, desde que o protocolo não precise ser baseado no uso de dados individuais fótons, como seria o caso dos repetidores quânticos.”

Vallés conclui: “Realizar esta experiência de prova de conceito com a tecnologia atualmente disponível tem sido uma aventura interessante, e devemos agradecer à Dra. Bereneice Sephton , da Wits, pela determinação demonstrada durante o seu doutoramento e pelas suas extraordinárias capacidades em domar uma fera tão experimental. “magnitudes”.

Referência

Transporte quântico de informação espacial de alta dimensão com um detector não linear . Bereneice Sephton et al. Nature Communications volume 14, número do artigo: 8243 (2023). DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-023-43949-x

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