O que é o teletransporte quântico e como ele pode revolucionar a comunicação quântica

Em muitos filmes, livros e quadrinhos, o teletransporte é um conceito que pode acontecer com objetos e até seres vivos, mas a ciência não funciona exatamente desse jeito; na verdade, apenas o conceito de teletransporte quântico é real. Diferente do que acontece na ficção, esse tipo de teletransporte só funciona com as pequenas partículas que estão no universo quântico.

Antes de entrarmos em conceitos científicos mais complexos, você sabe o que é teletransporte? Muito explorado em obras de ficção científica, o teletransporte é a ideia de transferir algo de um lugar para outro sem um deslocamento físico direto entre os pontos. 

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Em outras palavras, seria como transferir informações ou características de um objeto de um ponto a outro, de maneira extremamente rápida. Apesar de não ser uma transferência física, esse processo envolve características de processos físicos — além de um consumo considerável de energia.

Em 1997, o físico austríaco Anton Zeilinger realizou o primeiro teletransporte de um estado quântico. Durante o experimento, ele e sua equipe conseguiram transferir o estado quântico de um fóton para outro utilizando o entrelaçamento quântico entre dois fótons. As medições realizadas confirmaram o sucesso do primeiro teletransporte quântico da história.

“[Os físicos] Giles Brassard, Charles Bennett e seus colaboradores publicaram um trabalho em 1993 descrevendo como "teletransportar" um estado quântico de uma partícula subatômica para outra, utilizando o entrelaçamento quântico. Duas partículas podem estar em um único estado entrelaçado, de modo que medir uma propriedade de uma partícula determina instantaneamente essa mesma propriedade na outra partícula”, é descrito em uma publicação da enciclopédia Britannica.

Diferenças entre teletransporte e teletransporte quântico

Na ficção científica, o teletransporte é apresentado como algo capaz de mover praticamente qualquer coisa, como na franquia Star Trek, em que máquinas de teletransporte transportam pessoas e objetos instantaneamente.

Na teoria, essas máquinas destruíram todas as informações de um corpo no ponto de origem e as recriaram em outro local. Além de levantar questões filosóficas, como a continuidade da consciência, esse conceito não possui nenhum tipo de base científica comprovada.

Contudo, ainda não existe nenhuma tecnologia que permita o teletransporte de pessoas ou objetos como nos filmes e séries. Inclusive, essa ideia está muito distante da realidade científica atual.

Por outro lado, o teletransporte quântico é um fenômeno real e amplamente estudado na mecânica quântica.

Ele não envolve o transporte de matéria física, mas a transferência de informações quânticas. Por meio do entrelaçamento quântico, é possível reproduzir o estado quântico de uma partícula em outro local, sem que a partícula original seja fisicamente deslocada.

O que é teletransporte quântico

Na física quântica, os cientistas investigam o comportamento das partículas ao nível subatômico para explorar fenômenos que ocorrem em um universo extremamente pequeno. Entre os principais temas de pesquisa estão a superposição, o entrelaçamento quântico e o teletransporte quântico, além de outros conceitos ainda em fase inicial de compreensão na ciência moderna.

A diferença fundamental no conceito de teletransporte quântico é que não há qualquer tipo de clonagem nesse processo — inclusive, existe o teorema da não-clonagem para explicar esse conceito na mecânica quântica. Por isso, os estados quânticos não são duplicados.

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Na prática, o que acontece é a transferência do estado quântico de um ponto para outro, sem qualquer movimentação física das partículas envolvidas. Segundo os físicos, o emaranhamento quântico é essencial para viabilizar o teletransporte quântico.

Quando duas ou mais partículas estão emaranhadas, seus estados quânticos ficam correlacionados de forma que a medição de uma delas determina instantaneamente o estado da outra, mesmo que estejam separadas por grandes distâncias físicas. Essa conexão é considerada fundamental para a transferência de informações quânticas.

Teletransporte e a comunicação quântica

Em um novo estudo publicado na revista científica Optica, engenheiros da Northwestern University, nos Estados Unidos, anunciaram a realização da primeira demonstração de teletransporte quântico com cabos de fibra ótica utilizados na distribuição de internet. Segundo os pesquisadores, essa tecnologia tem o potencial de simplificar a infraestrutura necessária para aplicações em computação quântica.

"Isso é incrivelmente emocionante porque ninguém pensou que fosse possível. Nosso trabalho mostra um caminho para redes quânticas e clássicas de próxima geração compartilhando uma infraestrutura de fibra óptica unificada. Basicamente, ele abre a porta para levar as comunicações quânticas para o próximo nível", disse o líder do estudo e associado da Northwestern, Prem Kumar.

Por conseguirem realizar o experimento em cabos de fibra óptica normalmente usados para distribuir internet, os cientistas acreditam que um dos principais benefícios dessa abordagem é a eliminação da necessidade de infraestrutura exclusiva para a comunicação quântica. 

Mesmo com tráfego de internet intenso na rede, foi possível realizar o teletransporte quântico de fótons individuais com sucesso.

No teste, os pesquisadores utilizaram um cabo de fibra óptica com aproximadamente 30 quilômetros de comprimento; o resultado foi a transmissão simultânea de informações quânticas e dados de internet. Ainda assim, Kumar e sua equipe planejam realizar novos experimentos para aprofundar o entendimento e explorar o potencial da tecnologia.

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"Muitas pessoas há muito presumem que ninguém construiria infraestrutura especializada para enviar partículas de luz. Se escolhermos os comprimentos de onda corretamente, não teremos que construir uma nova infraestrutura. As comunicações clássicas e as comunicações quânticas podem coexistir", Kumar acrescenta.

Com os avanços da tecnologia, a mecânica quântica tem se tornado um tema de crescente interesse entre os cientistas. Quer saber mais sobre o assunto? Descubra como pesquisadores encontraram evidências do líquido de spin quântico, um estado exótico da matéria. Até a próxima!