A internet que usamos todos os dias depende de cabos, servidores e sistemas criptográficos que, apesar de cada vez mais sofisticados, continuam sujeitos a ataques. Cientistas trabalham há anos em uma alternativa baseada nas estranhas regras da física quântica. Agora, um experimento realizado em uma rede de fibra óptica convencional conseguiu superar uma barreira importante e mostrou que essa tecnologia pode estar mais próxima da infraestrutura real do que parecia.
O experimento levou partículas entrelaçadas por 61 quilômetros
Um novo recorde foi estabelecido no desenvolvimento da chamada internet quântica. Pesquisadores conseguiram transmitir partículas de luz ligadas pelo fenômeno conhecido como entrelaçamento quântico ao longo de 61 quilômetros de fibra óptica padrão.
O avanço é resultado de uma pesquisa coordenada por Thomas Gerrits, do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos Estados Unidos (NIST), e publicada no periódico Journal of Optical Communications and Networking.
O entrelaçamento está no centro da experiência.
Nesse fenômeno, duas partículas, como fótons, passam a compartilhar propriedades quânticas de maneira tão estreita que medições realizadas em uma delas estão correlacionadas às da outra. Foi justamente o desenvolvimento de experimentos relacionados ao entrelaçamento quântico que esteve no centro do Prêmio Nobel de Física de 2022.
Essa característica pode ser aproveitada para criar novas formas de comunicação e distribuição de chaves criptográficas capazes de revelar tentativas de interceptação.
Mas existe uma dificuldade considerável: transportar esses frágeis estados quânticos por longas distâncias sem destruí-los.
E fazer isso utilizando a infraestrutura de telecomunicações que já atravessa nossas cidades torna o desafio ainda maior.
O grande problema estava nos próprios cabos
A possibilidade de utilizar fibras ópticas convencionais é especialmente importante porque uma futura internet quântica dificilmente poderia depender da construção de uma infraestrutura completamente nova em todos os lugares.
As cidades já possuem enormes redes de fibra. Conseguir aproveitar esses cabos permitiria integrar gradualmente sistemas quânticos às telecomunicações existentes.
Na prática, porém, não é tão simples.
Os pares de fótons entrelaçados são extremamente sensíveis. Mudanças de temperatura, vibrações, movimentos dos cabos e outras perturbações físicas podem alterar as propriedades da fibra e comprometer a qualidade do estado quântico transmitido.
Isso significa que uma tecnologia capaz de funcionar perfeitamente dentro de um laboratório controlado pode enfrentar problemas completamente diferentes quando colocada em uma rede real.
Foi justamente nesse ponto que os pesquisadores americanos introduziram uma das peças fundamentais do novo experimento.
A equipe desenvolveu um sistema ativo de estabilização que acompanha continuamente o comportamento da fibra utilizando sinais de referência. Quando aparecem distorções, o equipamento realiza correções em tempo real para preservar as condições necessárias à transmissão quântica.
A solução foi então colocada à prova fora das condições ideais de um laboratório.
Parte da rede ficou exposta às condições do mundo real
Os pesquisadores utilizaram uma conexão já existente entre uma instalação do NIST e a Universidade de Maryland.
A rede possui 61 quilômetros de extensão e inclui inclusive trechos aéreos, nos quais os cabos passam por postes e estruturas externas. Isso significa exposição muito maior a mudanças ambientais e interferências do que em uma fibra cuidadosamente protegida dentro de um laboratório.
O sistema permaneceu em teste durante 24 horas.
Os resultados chamaram a atenção dos próprios responsáveis pelo experimento. Durante 92,8% do período, a rede permaneceu funcionando nas condições consideradas ideais. Os processos automáticos de calibração ocuparam apenas 7,2% do tempo total.
A capacidade de manter uma transmissão estável durante tantas horas é particularmente relevante porque redes de comunicação precisam operar continuamente. Uma tecnologia que exige ajustes manuais frequentes ou ambientes altamente controlados dificilmente seria prática em grande escala.
Com a estabilização automática, a perspectiva começa a mudar.
A internet quântica promete muito mais do que segurança
A ideia de uma internet quântica costuma ser associada principalmente à criação de comunicações extremamente seguras. Mas as possíveis aplicações vão além da proteção de dados.
Redes baseadas em princípios quânticos poderiam conectar computadores quânticos localizados em diferentes lugares, permitir novas formas de computação distribuída e criar sistemas de sensores extremamente precisos.
A segurança, porém, continua sendo um dos aspectos mais atraentes.
As propriedades da mecânica quântica permitem criar protocolos nos quais uma tentativa de observar determinados estados pode deixar sinais detectáveis. Isso abre caminho para métodos de distribuição de chaves criptográficas com características impossíveis de reproduzir usando apenas sistemas clássicos.
Ainda existem grandes desafios antes que algo parecido com uma internet quântica global se torne realidade. Será necessário aumentar as distâncias, melhorar a confiabilidade dos equipamentos, desenvolver repetidores quânticos e integrar diferentes redes.
O experimento de 61 quilômetros não resolve todos esses problemas.
Mas demonstra algo fundamental: fenômenos quânticos extremamente delicados podem sobreviver em fibras ópticas semelhantes às que já percorrem nossas cidades.
Se essa capacidade continuar avançando, a infraestrutura que hoje transporta vídeos, mensagens e páginas da web poderá um dia carregar também um tipo completamente diferente de informação.
[Fonte: ansa]
