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Teleporte completa 25 anos e continua a alimentar o futuro

  • Publicado: Sexta, 19 de Janeiro de 2018, 15h58
  • Última atualização em Segunda, 22 de Janeiro de 2018, 13h51
  • Acessos: 1394

Alexandre Martins de Souza, pesquisador adjunto do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), no Rio de Janeiro (RJ), escreveu, a convite do Núcleo de Comunicação Social do CBPF, o comentário a seguir sobre os 25 anos de um dos fenômenos mais intrigantes da natureza.

 

A mecânica quântica, que lida com os fenômenos nas dimensões atômicas e subatômicas, é considerada uma das teorias mais bem-sucedidas da física. Com ela, foi possível criar diversas inovações tecnológicas, como o laser, os computadores modernos, os exames médios por ressonância magnética nuclear etc. Diversos dispositivos eletrônicos presentes em nosso dia a dia (por exemplo, um celular) nem mesmo poderiam existir sem as descobertas e aplicações da mecânica quântica.

Apesar de todo o sucesso, a mecânica quântica ainda intriga muitos físicos, e isto se deve a seu caráter extremamente não intuitivo. Não por menos, o físico de origem alemã Albert Einstein (1879-1955), cujos trabalhos foram de grande importância para o desenvolvimento dessa teoria, disse certa vez ‒ para expressar toda sua estranheza em relação aos desdobramentos desse ferramental teórico ‒ que a mecânica quântica parecia uma mistura de matemática com magia negra.

Este ano, a proposição teórica de um dos fenômenos mais intrigantes da mecânica quântica, o teleporte, completa seu 25º aniversário.

Embora o nome seja inspirado pelo ‘teletransporte’, o teleporte quântico é bem diferente dessa técnica fictícia, presente em filmes como Jornadas nas estrelas. Nesse seriado de TV, o objeto (em geral, pessoas) que devia ser teletransportado era inicialmente escaneado, e a informação obtida sobre ele era transmitida para outro ponto do espaço, onde o objeto era, então, reconstruído.

No entanto, tal procedimento não é possível de ser executado com base nas leis e nos princípios da mecânica quântica. Razão: não podemos conhecer o estado (basicamente, posição e velocidade) de cada partícula de que o objeto é composto. Isso acontece porque qualquer procedimento realizado para obter informação sobre uma partícula irá introduzir uma inevitável perturbação sobre ela – fato relacionado ao chamado princípio de incerteza, formulado pelo físico alemão Werner Heisenberg (1901-1976), em 1927.

 

 

Teletransporte usado no seriado Jornada nas estrelas 

(Crédito: Star Trek/Wikimedia Commons)

 

Fenômeno intrigante

O teleporte quântico ­– aquele ‘da vida real’ ‒ foi proposto teoricamente em 1993, por um time de cientistas liderados pelo físico norte-americano Charles Bennett, da empresa norte-americana IBM. E, nesse caso, não se trata de fazer um objeto sumir em um ponto e aparecer em outro, como nos filmes e seriados. Podemos entender o teleporte quântico como uma maneira inteiramente nova de transmitir informação. Vejamos.

Em sistemas clássicos de comunicação ‒ dos antigos telegramas às quase antiquadas cartas, passando pelos modernos e-mails e zapps ‒, a informação deve necessariamente ser transportada de um local a outro por algum meio. Por exemplo, quando digitamos uma mensagem no celular, toda a informação contida nela é codificada em ondas eletromagnéticas que são transmitidas pelo espaço até o destinatário.

No entanto, com o teleporte quântico, não há necessidade de um meio para carregar a informação e nem é preciso conhecer a informação que se quer transmitir. Isso só é possível por causa de um dos fenômenos mais intrigantes da mecânica quântica: o emaranhamento quântico.

O emaranhamento ocorre quando duas partículas são criadas ou postas a interagir de tal maneira que elas não possam mais ser descritas como dois objetos independentes. Nessa situação, os físicos dizem que não é possível definir um estado quântico para cada partícula individualmente ‒ só se pode definir o estado das duas partículas como um todo, mesmo que elas estejam separadas por longas distâncias.

Essa correlação entre partículas emaranhadas ‒ a qual é de natureza puramente quântica e que persiste, apesar da distância ‒ é o ingrediente fundamental pelo qual os físicos, hoje, podem transmitir a informação contida em uma partícula para outra, idêntica ‒ e remotamente separada da primeira ‒, sem a necessidade de transportar a partícula original e sem sequer conhecer a informação contida nela.

 

Primeira demonstração

A primeira demonstração em laboratório do teleporte quântico foi feita em 1997 por físicos na Universidade de Innsbruck (Áustria). Desde então, o teleporte tem sido explorado por diversos grupos de cientistas em laboratórios espalhados pelo do mundo – inclusive, no Brasil. Até agora, o recorde de distância para o teleporte quântico na Terra é de 143 km, para um experimento feito entre duas das Ilhas Canárias (La Palma e Tenerife), na Espanha, em 2012. 

 

Configuração experimental típica para a obtenção do teleporte

(Crédito: Centre for Quantum Photonics/University of Bristol) 

 

Ano passado, cientistas chineses teleportaram o estado quântica de um fóton (partícula de luz) localizado na estação terrestre – em Ngari, a uma altitude de 5.047 m, nas montanhas tibetanas –, para outro fóton, no satélite Micius, a uma distância 1,4 mil km do solo.

Hoje, podemos dizer que o teleporte quântico não é mais uma curiosidade, mas, sim, uma realidade. É de se esperar também que, em um futuro não muito longínquo, o teleporte quântico se torne um ingrediente fundamental em nosso cotidiano, possibilitando que os computadores quânticos – que, neste momento, ganham ares de que vão se tornar comerciais – possam se comunicar entre si, no que seria uma internet quântica. 

 

Alexandre Martins de Souza

Pesquisador adjunto

CBPF 

 

Mais informações:

Chips quânticos:http://portal.cbpf.br/pt-br/ultimas-noticias/dois-chips-quanticos-iniciam-nova-era-na-computacao-quantica

Grupo Informação Quântica do CBPF: http://portal.cbpf.br/index.php/pt-br/grupos-de-pesquisa/coman/informacao-quantica

Artigo recente na PRL: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.030501?utm_source=email&utm_medium=email&utm_campaign=prl-alert

PRL comentário (em inglês): https://physics.aps.org/articles/v11/7

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