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O segredo para desbloquear todo o potencial da rede quântica pode estar escondido no centro de um diamante, de acordo com a Amazon Web Services. Esta semana, a AWS fez a pergunta à subsidiária da De Beers, Element Six, na esperança de encontrá-la.
Uma das primeiras aplicações das redes quânticas é a distribuição de chaves, que usa um par de emaranhado qubits para garantir que o tráfego que viaja pela rede seja seguro.
“Se você tem emaranhamento entre dois pontos, não importa como você consegue esse emaranhado nas bordas da rede. Você pode garantir que não houve interferência nele”, disse Antia Lamas-Linares, que lidera o AWS Center for Quantum Networking, disse Strong The One.
Qualquer tentativa de comprometer as chaves causa o colapso do estado quântico, tornando-as inúteis. Por causa disso, as redes quânticas são vistas pelos proponentes como uma forma de criar redes “inacessáveis”.
Embora isso possa soar como ficção científica, várias empresas – incluindo empresas como a British Telecom – provaram a viabilidade das redes quânticas. Normalmente, isso ocorre em distâncias curtas em tempos limitados. ensaios. Escalar a tecnologia para suportar redes maiores em distâncias maiores continua sendo um desafio – que a Amazon espera que possa ser resolvido com diamantes.
O problema é aquele com o qual os engenheiros ópticos lutam há décadas. Quanto mais longe um sinal óptico viaja, mais provavelmente as imperfeições naturais na fibra irão distorcer o sinal. Tradicionalmente, amplificadores e repetidores são empregados em intervalos regulares para limpar e aumentar o sinal. Isso funciona bem para redes ópticas convencionais – mas ao lidar com fótons individuais em redes quânticas, as tolerâncias para perdas são muito, muito menores.
repetidores quânticos
“Já podemos fazer algumas coisas em escalas relativamente pequenas, mas para realmente levá-lo a uma escala global – a AWS é uma empresa global – há algumas coisas que precisam ser desenvolvidas”, disse Lamas-Linares. “Um deles é o conceito de um repetidor quântico, que essencialmente faz o que um amplificador óptico faz para clássicos [networks].”
A principal diferença é que os repetidores quânticos podem corrigir qualquer perda e infidelidade sem interromper o estado quântico. Em essência, esses repetidores são como “um minúsculo computador quântico”, explicou ela.
O repetidor quântico captura as informações codificadas na luz, armazena-as e, usando qubits próximos, corrige quaisquer erros. Essas operações são semelhantes aos cálculos de paridade, que permitem que os erros sejam corrigidos sem medir o estado quântico – o que é importante se você não quiser comprometer o emaranhamento.
E é aqui que entram o Elemento Seis e os diamantes. “Já se sabe há algum tempo que esses defeitos nos diamantes – esses centros de cores nos diamantes – são uma plataforma muito promissora para memórias quânticas e repetidores”, disse Lamas-Linares.
Os defeitos absorvem o fóton que contém a informação quântica e depois o reemitem. “Podemos manipular essa absorção e reemissão criando estruturas ao redor do defeito. Por exemplo, podemos… criar nanoestruturas ao redor dele que nos ajudam a aprimorar essa interação”, explicou ela.
Redes mais seguras hoje – clusters quânticos amanhã
Aproveitar os diamantes para aumentar o alcance das redes quânticas não é teórico. Está mais próximo da viabilidade comercial do que você imagina, de acordo com a AWS.
“Versões desses repetidores já foram demonstradas em laboratórios acadêmicos”, disse Lamas-Linares. “É claro que os experimentos acadêmicos são diferentes dos aplicativos industriais… isso é bom o suficiente para resultados científicos, mas não é bom o suficiente para redes altamente disponíveis e confiáveis como a que temos na AWS.”
Embora o desenvolvimento de computadores quânticos em escala de utilidade ainda esteja longe, as redes quânticas estão a apenas alguns anos de distância, acrescentou ela. “Ser três, cinco ou sete dependerá de quão bem-sucedidos somos em fazer com que todas essas peças de tecnologia funcionem juntas.”
As implicações dessa tecnologia são amplas. Como mencionamos anteriormente, os primeiros aplicativos se concentram em proteger o tráfego à medida que ele flui pela rede – mas, a longo prazo, a AWS vê o potencial dessas redes para agrupar vários computadores quânticos. ®
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