Memória quântica: o experimento científico que conseguiu capturar e transportar a luz

Memórias quânticas, que permitem que as informações armazenadas na luz sejam empacotadas e desempacotadas, são ‘essenciais’ para a criação de redes de comunicações quânticas

Foi apenas um milímetro para os cientistas, mas um grande salto para a tecnologia quântica.

Em um experimento recente, uma equipe de pesquisadores da Alemanha conseguiu capturar uma porção de luz, colocá-la em uma “mala” e levá-la para outro lugar.

Tudo ocorreu a uma escala invisível a olho nu, em uma câmara de vácuo sob condições controladas dentro de um laboratório, mas a conquista é um avanço no desenvolvimento da computação quântica e das comunicações.

Transportar luz como se fosse um objeto sólido parece muito impressionante, mas é também a chave para a descoberta da capacidade de “transportar a informação que a luz contém”, de acordo com Patrick Windpassinger, físico da Universidade de Mainz e líder da pesquisa que foi publicada na revista especializada Physical Review Letters.

O que afinal esses cientistas alcançaram e por que isso é importante?

Malas de átomos

Transmitir luz não é algo novo. A luz pode viajar, por exemplo, através de um cabo de fibra óptica.

A diferença é que desta vez a luz foi armazenada em uma “mala” de memória quântica de luz e transportada por uma esteira óptica.

Memória quântica? Correia transportadora óptica? Vamos ver do que se trata.

Windpassinger e sua equipe pegaram minúsculas partículas de luz, chamadas fótons, e as embalaram em uma mala feita de átomos ultrafrios de rubídio-87.

As caixas de rubídio-87 oferecem alta capacidade de armazenamento de longo prazo.

Essas malas atômicas são chamadas de “memórias quânticas”, porque dentro delas carregam todas as informações da luz.

Os pesquisadores então usaram dois feixes de laser para mover a mala de um lado para o outro, como uma esteira óptica.

“Deslocamos a ‘mala’ por uma curta distância e depois apagamos a luz”, disse Windpassinger.

Tudo isso aconteceu em escala quântica. No total, a “mala” viajou apenas 1,2 milímetro.

O que é a computação quântica?

Durante anos, a computação quântica foi concebida como uma tecnologia capaz de resolver problemas complexos em alta velocidade.

Os computadores tradicionais usam séries de zeros e uns, chamadas bits, que são as unidades básicas a partir das quais eles processam as informações e realizam seus cálculos.

Um bit pode ser 1 ou 0, mas não os dois ao mesmo tempo.

Em um computador quântico, por outro lado, a unidade básica é chamada de qubit e tem o poder extraordinário de ser 1 e 0 ao mesmo tempo.

Como resultado, um computador baseado em qubit pode fazer muito mais cálculos mais rapidamente do que uma máquina convencional.

Os computadores quânticos podem ser muito úteis em áreas como o desenvolvimento de novos medicamentos, mudanças climáticas ou aumento da inteligência artificial.

Os computadores quânticos ainda não foram desenvolvidos de forma massiva e, entre várias possibilidades, alguns pesquisadores fazem experiências com partículas de luz para transportar a informação com a qual essas máquinas funcionam.

Qual é a relação entre a computação quântica e o experimento que transportou luz?

Na computação e na comunicação quântica, a luz pode servir como um condutor para grandes quantidades de dados, muito mais do que ocorre com computadores convencionais.

Para tornar os computadores quânticos uma realidade de massa um dia, os cientistas enfrentam o desafio de transportar dados com segurança e eficiência, sem que eles se percam no meio do caminho.

Como explica Windpassinger, as memórias quânticas, que permitem que as informações armazenadas na luz sejam empacotadas e desempacotadas, são “essenciais” para a criação de redes de comunicações quânticas.

O problema com a luz é que não é fácil capturá-la. Windpassinger explica que ao tentar transportá-la de um lugar para outro de forma controlada, ela geralmente acaba se perdendo.

Uma ‘trilha’ de memórias

Usar o método das “malas” de átomos na fita laser permite que a luz seja transportada, localizada e extraída com alto grau de precisão, sem perda significativa de átomos ou superaquecimento, explicam os pesquisadores.

Por esta razão, Windpassinger e sua equipe acreditam que no futuro poderão ser criadas “trilhas” pelas quais as memórias da luz viajam, cujas informações podem ser extraídas em outro lugar.

Dessa forma, seriam ampliados significativamente a velocidade e o desempenho de computadores e dispositivos que usamos hoje.

Por enquanto, tudo isso está em estágio experimental, mas é mais um passo no campo promissor da computação quântica.

Fonte: https://www.uol.com.br/tilt/noticias/bbc/2020/11/16/memoria-quantica-o-experimento-cientifico-que-conseguiu-capturar-e-transportar-a-luz.htm

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