Austríacos demonstram repetidor quântico em funcionamento

Físicos da Universidade de Innsbruck, na Áustria, conseguiram construir as principais peças de um repetidor quântico, ou seja, nó de uma rede totalmente funcional que permite o emaranhamento com um fóton na frequência padrão das redes de telecomunicações. A solução se baseou na conceituação de físicos teóricos da universidade proposta há um quarto de século sobre como transmitir informações quânticas a longas distâncias por meio desse tipo de repetidor.

Com base nesse nó do repetidor, uma nova geração de pesquisadores demonstrou a transferência de informação quântica via uma fibra óptica de 50 quilômetros de comprimento, colocando o repetidor quântico exatamente no meio do caminho. Os cientistas também conseguiram identificar possíveis avanços no projeto para possibilitar a transmissão ao longo de mais de 800 quilômetros.

Conforme eles explicam, redes quânticas conectam processadores ou sensores quânticos entre si. A troca de informação quântica entre os nós da rede é realizada por fótons que viajam por ondas ópticas. No caso de longas distâncias, a chance de perda de fótons é muito grande. Como informação quântica não pode ser simplesmente copiada nem amplificada, os pesquisadores Hans Briegel, Wolfgang Dür, Ignacio Cirac e Peter Zoller propuseram há 25 anos um projeto de repetidor quântico.

O interesse por repetidores quânticos já foi citado por grandes empresas como a Amazon. “Já podemos realizar algo em escalas relativamente pequenas, mas para realmente termos alcance global, há algumas coisas que precisam ser desenvolvidas. Uma delas é o conceito de repetidor quântico, que essencialmente faz o que um amplificador óptico faz para [redes] clássicas”, destacou Antia Lamas-Linares, líder do Centro da AWS para Redes Quânticas, ao The Register.

Os resultados da pesquisa dos pesquisadores austríacos foram publicados na Physical Review Letters. A equipe de cientistas faz parte da Aliança de Internet Quântica, cuja missão é estabelecer uma Internet quântica global feita na Europa, com o desenvolvimento de um protótipo com uma pilha completa e a validação de todos os principais subsistemas.

Cenário do potencial mercado de repetidores quânticos

A empresa IQT Research fez uma análise sobre qual será o valor do mercado de repetidores quânticos e quais devem ser os principais fornecedores ao nível comercial. Nas décadas de 1980 e 1990, amplificadores transformaram as redes ópticas em uma plataforma de comunicação de alta velocidade, e a IQT Reserach acredita que algo semelhante acontecerá quando os repetidores quânticos chegarem amplamente ao mercado.

É importante ressaltar que nenhuma empresa desenvolveu ainda um repetidor quântico para distribuição comercial, porém um grupo de fornecedores está envolvido com a tecnologia, segundo a IQT Research, como Cisco, ID Quantique, Juniper, Raytheon BBN, Qunnect, Aliro, NTT, NEC, Q-Bird, Toshiba e LQUOM.

Como muitos projetos de repetidores quânticos usam memória quântica, algumas abordagens de memória têm sido testadas, entre elas impurezas de estado sólido, pontos quânticos, íons aprisionados, átomos neutros, conjuntos atômicos frios, segundo a IQT Research. Outra abordagem para desenvolver repetidores quânticos usa componentes totalmente ópticos, que podem trabalhar à temperatura ambiente, mas sofrem de limitações de escala.

Nos próximos anos, a IQT Research acredita que o mercado chinês de repetidores quânticos dominará, ao passo que o europeu virá em um distante segundo lugar. As projeções também mostram que os Estados Unidos se tornarão o principal usuário de repetidores quânticos até 2029, presumindo que a colaboração da indústria governamental em torna das redes quânticas continue crescendo e permaneça bem financiada.

Redes quânticas à vista

Até o final de julho, a cidade de Chattanooga, no Tennessee, deve estabelecer a primeira rede quântica comercialmente disponível nos Estados Unidos. Segundo matéria da Bloomberg, a rede avaliada em US$ 4,5 milhões está sendo desenvolvida pela empresa Qubitekk e será operada pela EPB, prestadora de serviços públicos da cidade.

Em 2010, Chattanooga já havia se tornado a primeira cidade nos Estados Unidos a oferecer serviços de Internet de fibra óptica com velocidade de um gigabit e, por esse feito, ganhou o apelido de Gig City. Em agosto de 2022, o serviço passou a ter velocidade de 25 gigabits por segundo, custando US$ 1.500 por mês, conforme a matéria.

Com a nova rede quântica, a cidade aspira impulsionar a economia local, permitindo que empresas e universidades desenvolvam e testem novos equipamentos e aplicativos baseados na tecnologia quântica. O prefeito de Chattanooga, Tim Kelly, anunciou recentemente a iniciativa Gig City Goes Quantum para preparar a cidade nas áreas de educação, empregos e oportunidades de negócios no emergente setor da tecnologia quântica. O objetivo é envolver pessoas de todas as idades em mais de 1.000 atividades de aprendizado quântico.

A expectativa da EPB é que projeto recupere os investimentos iniciais em cinco anos.

Enquanto isso, na Espanha, uma cooperação de empresas em torno do projeto MADQuantum-CM, planeja estabelecer a maior rede quântica da Europa. A MadQCI conectará, por meio de uma implantação metropolitana de fibra ótica, os data centers de universidades e institutos para permitir a validação de novas tecnologias, bem como o desenvolvimento de casos de uso e inovações.

Em particular, o projeto MADQuantum-CM cogita mostrar como soluções de segurança quântica podem ser usadas na rede científica de Madri de maneira transparente, por exemplo, para aplicação de criptografia e comunicação quânticas para suportar as futuras redes 6G.