Brasileiros dobram capacidade de informação em computadores quânticos

Com informações da Agência Fapesp – 24/01/2014

Uma equipe de físicos brasileiros demonstrou que o emprego de uma técnica alternativa para recuperar a informação armazenada em partículas de luz, os fótons, dobrando a capacidade de transmitir dados em sistemas quânticos, um aprimoramento que poderá ser útil para acelerar o desenvolvimento da computação movida a qubits.

“A técnica permite resgatar uma parte da informação que antes se perdia no sistema,” explica Marcelo Martinelli, do Instituto de Física da Universidade de São Paulo.

A técnica, chamada “medida assistida por cavidade”, não é exatamente nova, mas foi aprimorada por Martinelli e seus colegas. Antes, eles já haviam dado mais robustez ao entrelaçamento quântico.

A vantagem da nova técnica é uma maior capacidade de contornar uma espécie de ruído de comunicação que limita a decodificação da informação armazenada em processos como a criptografia e o teletransporte quânticos.

Os fótons que se encontram em estados quânticos similares, mas com padrões de oscilação ligeiramente distintos em seu espectro de frequência, não são diferenciados pela técnica conhecida como detecção homódina, hoje usualmente empregada para “ler” dados na comunicação e na computação quânticas.

A adoção da medida assistida por cavidade – que faz um feixe de luz passar por um conjunto de espelhos, formando uma “caixa de ressonância” antes de sua detecção – possibilita medir as mais tênues flutuações quânticas presentes nos fótons.

Dessa forma, é possível distinguir partículas de luz quase idênticas, que, pelo método da detecção homódina, são registradas como se tivessem as mesmas características, ou seja, as mesmas informações

“Com a técnica anterior, éramos intrinsecamente incapazes de reconstituir toda a informação armazenada”, comenta Paulo Nussensveig, coautor da pesquisa.

Pode-se entender melhor as vantagens comparando-se uma transmissão de FM, feita em dois canais, com uma transmissão de AM, feita em canal único. Uma estação de FM transmite em dois canais de som independentes e simultâneos, que operam em frequências extremamente próximas, mas ligeiramente distintas. Assim cada canal pode disseminar ao mesmo tempo informações diferentes.

Ocorre algo semelhante em um feixe de laser com fótons entrelaçados – às vezes também denominados emaranhados – um tipo de correlação quântica que pode ser explorada para armazenar, processar e transmitir informação.

Na verdade, a equipe trabalhou não com dois, mas com três canais, embasada em uma técnica pioneira que eles próprios idealizaram em 2009, que usa três feixes de luz entrelaçados, cada um com uma cor diferente:

Enquanto no experimento original, com três feixes de laser, o método convencional registra apenas três canais de informação quântica no sistema, com a medida assistida por cavidade agora introduzida é possível capturar seis canais, um par de campos de dados em cada feixe de luz.

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