Rede híbrida quântico-clássica por IP
Diversos experimentos já demonstraram que é possível enviar mensagens quânticas pela rede comum de fibra óptica, o que está permitindo que a internet quântica seja testada em pelo menos três cidades ao redor do mundo.
Mas Yichi Zhang e colegas da Universidade da Pensilvânia, nos EUA, fizeram agora algo diferente e muito mais interessante quando se tem em mente tornar realidade uma internet quântica: Eles transmitiram dados quânticos por cabos de fibra óptica comerciais usando o mesmo protocolo de internet (IP) que alimenta a web de hoje.
O feito foi possível graças a um minúsculo chip, projetado e construído pela equipe para coordenar dados quânticos e clássicos e, mais importante, conversar diretamente com os equipamentos da web atual. O chip foi batizado de Q-chip, abreviação em inglês para “Internet Híbrida Quântica-Clássica por Fotônica” (Quantum-Classical Hybrid Internet by Photonics).
O chip não apenas consegue enviar sinais quânticos, como também corrige automaticamente o ruído, agrupa dados quânticos e clássicos em pacotes padrão no estilo da internet e então os encaminha usando o mesmo sistema de endereçamento e ferramentas de gerenciamento que conectam os dispositivos eletrônicos atuais.
Internet quântica com protocolo IP
O grande avanço da equipe consiste em coordenar sinais clássicos, compostos por fluxos regulares de luz que trafegam nas fibras ópticas, e partículas quânticas. Vale lembrar que o mero ato de ler uma partícula quântica pode destruir suas propriedades originais. Isso é ótimo para evitar espionagem, mas é um pesadelo para rotear mensagens quânticas por uma rede de muitos nós. Mas a equipe encontrou uma solução.
“O sinal clássico viaja logo à frente do sinal quântico,” detalhou Zhang. “Isso nos permite medir o sinal clássico para roteamento, deixando o sinal quântico intacto.”
Em essência, o sistema funciona como uma ferrovia, usando locomotivas comuns, mas cada uma carregada com uma “carga quântica”. “O ‘cabeçalho’ clássico atua como a locomotiva do trem, enquanto a informação quântica viaja atrás, em contêineres lacrados,” compara Zhang. “Você não pode abrir os contêineres sem destruir o que está dentro, mas a locomotiva garante que todo o trem chegue onde precisa ir.”
Como o cabeçalho clássico pode ser medido quantas vezes quantas forem necessárias, todo o sistema pode seguir o mesmo IP, ou “Protocolo de Internet”, que rege o tráfego da internet atual. “Ao incorporar informações quânticas na familiar estrutura IP, mostramos que uma internet quântica poderia literalmente falar a mesma língua que a clássica,” disse Zhang. “Essa compatibilidade é fundamental para o escalonamento usando a infraestrutura existente.”
Nos testes, o sistema manteve fidelidades de transmissão acima de 97%, demonstrando que ele consegue superar o ruído presente na rede comercial de fibra óptica e as instabilidades que geralmente destroem os sinais quânticos fora dos laboratórios. E, como o chip é feito de silício e fabricado com técnicas padrão da indústria, ele pode ser fabricado em massa, facilitando a escalabilidade da nova abordagem.
Bibliografia:
Artigo: Classical-decisive quantum internet by integrated photonics
Autores: Yichi Zhang, Robert Broberg, Alan Zhu, Gushu Li, Li Ge, Jonathan M. Smith, Liang Feng
Revista: Science
DOI: 10.1126/science.adx6176