Comunicação quântica feita pelo ar à luz do dia
Redação do Site Inovação Tecnológica -
08/09/2014
Comunicação quântica sob a luz do Sol: os físicos enviaram pulsos
luminosos em estados quânticos sensíveis através da janela no telhado
do Instituto Max Planck, em direção a um prédio da Universidade
Erlangen-Nurnberg, a 1,6 km de distância.[Imagem: Instituto Max Planck
para Ciências da Luz]
Físicos alemães conseguiram fazer a primeira transmissão quântica de informações através do ar em plena luz do dia.
Eles enviaram um pulso de luz em um estado quântico particularmente sensível através de 1,6 quilômetro, a distância que separa o Instituto Max Planck de um prédio da Universidade Erlangen-Nürnberg.
Este estado quântico - chamado estado comprimido da luz, ou luz comprimida - foi mantido, algo que muitos físicos pensavam ser impossível.
Flashes de luz desse tipo são fáceis de receber mesmo quando o sol está brilhando, ao contrário dos sinais de fótons individuais, que já foram usados inclusive para transmissões quânticas via satélite.
Usar flashes de luz brilhante para a comunicação quântica através da atmosfera apresenta vantagens significativas em relação a todos os experimentos já realizados.
A principal é que os receptores necessários para isso já estão atualmente em uso para telecomunicações via fibra ótica e também via satélite. Além disso, a nova técnica permite que os pacotes de fótons sejam transmitidos 24 horas por dia, o que é muito difícil de se fazer com fótons individuais.
Finalmente, os detectores sensíveis aos pacotes de luz comprimida são muito mais rápidos do que os detectores de fótons individuais, permitindo uma velocidade de transmissão mais alta.
Luz comprimida
Christian Peuntinger e seus colegas usaram pulsos de luz em estados quânticos comprimidos, nos quais uma propriedade do fóton torna-se mais precisa em detrimento da outra - pelo Princípio de Incerteza de Heisenberg, não é possível ler com precisão duas propriedades simultaneamente.
Para evitar que os pulsos de luz comprimida fossem destruídos pelas turbulências do ar, a equipe comprimiu propriedades que não são influenciadas pelas turbulências atmosféricas: a polarização em duas orientações diferentes - a polarização corresponde ao plano de oscilação de uma onda de luz.
Contrariamente ao que muitos físicos acreditavam, o estado comprimido do sinal de luz manteve-se inalterado durante a transmissão, com um nível de perdas que não atrapalhou a recuperação da informação.
Foram
transmitidos pulsos com um contorno horizontal elíptico (direita). A
forma comprimida da luz registrada no receptor pode ser vista
claramente. O eixo longitudinal maior e o eixo transversal curto
representam a propagação de duas propriedades que estão ligadas entre si
através do Princípio da Incerteza de Heisenberg. [Imagem: MPI]
Várias equipes de todo o mundo estão trabalhando para tornar possível a comunicação quântica via satélite.
Espionar uma mensagem protegida por criptografia quântica é algo que não se pode fazer sem que a tentativa seja detectada. Isto porque a física quântica impede que um espião leia uma chave codificada por estados quânticos específicos sem influenciar esses estados.
E a aplicação desses níveis futuristas de segurança pode não estar muito longe, uma vez que os satélites de comunicação já possuem receptores para os pulsos luminosos que a equipe alemã usou em sua transmissão através da atmosfera.
Os pesquisadores planejam agora enviar seus flashes quânticos rumo ao espaço, para a primeira transmissão quântica via satélite em qualquer hora do dia ou da noite. Bibliografia:
Distribution of Squeezed States through an Atmospheric Channel
Christian Peuntinger, Bettina Heim, Christian R. Müller, Christian Gabriel, Christoph Marquardt, Gerd Leuchs
Physical Review Letters
Vol.: 113, 060502
DOI: 10.1103/PhysRevLett.113.060502
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