Filadélfia — InkDesign News — Em um avanço considerado essencial para a futura internet quântica, cientistas da Universidade da Pensilvânia anunciaram, nesta semana, a transmissão de sinais quânticos através de cabos de fibra óptica comuns, utilizando protocolos do padrão atual da internet. O estudo, publicado em 28 de agosto na revista Science, demonstra que a tecnologia pode integrar dados quânticos e tradicionais na mesma infraestrutura, eliminando a necessidade de redes exclusivas.
O Contexto da Pesquisa
A comunicação quântica depende do uso de qubits — unidades básicas da informação quântica, que diferem dos bits convencionais por poderem existir em estados simultâneos. Embora as propriedades dos qubits permitam cálculos paralelos e comunicações ultra-seguras, sua extrema sensibilidade a interferências tem sido uma barreira crítica para a integração com infraestruturas já existentes. Nos sistemas convencionais, a passagem de dados exige a leitura de informações pelos roteadores, operando por protocolos como o Internet Protocol (IP). Porém, a simples observação dos qubits destrói suas propriedades, inviabilizando sua transmissão pela internet tradicional.
Resultados e Metodologia
A equipe liderada pelo professor Liang Feng, do Departamento de Ciência dos Materiais e Engenharia Elétrica da Universidade da Pensilvânia, desenvolveu um chip denominado Q‑Chip (“quantum-classical hybrid internet by photonics”). Este dispositivo empacota cada sinal quântico com um cabeçalho clássico — contendo informações de roteamento e sincronia — codificado em um pulso óptico. Assim, a parte clássica da mensagem é interpretada pelos roteadores para direcionamento sem que o sinal quântico seja tocado, protegendo o estado da informação.
“Nosso Q‑Chip permite o controle de sinais quânticos e clássicos, para que viajem juntos pelos mesmos cabos de fibra óptica, usando protocolos padrão da internet.”
(“Our Q‑Chip enables control of quantum signals and classical signals, so they travel together over the same fiber‑optic cables, using standard internet protocols.”)— Liang Feng, Professor de Ciência dos Materiais e Engenharia Elétrica, Universidade da Pensilvânia
O experimento utilizou uma conexão de 1 km de fibra ótica comercial da operadora Verizon entre um servidor e um receptor. Segundo a equipe, a coincidência dos efeitos ambientais sobre ambos os sinais (quântico e clássico) permite usar o cabeçalho para corrigir interferências sem afetar o estado quântico.
“Anexando cabeçalhos clássicos aos dados quânticos, o Q‑Chip pode encaminhar e gerenciar sinais quânticos com dispositivos e sistemas fotônicos clássicos desenvolvidos, sem perturbar os estados quânticos sensíveis, tornando esta a primeira demonstração prática de comunicação quântica compatível com a arquitetura da internet.”
(“By attaching classical ‘headers’ to quantum data, the Q‑Chip can route and manage quantum signals using the developed classical photonic devices, systems and infrastructure without disturbing the delicate quantum states, making this the first practical demonstration of quantum communication that fits within existing internet architecture.”)— Liang Feng, Professor de Ciência dos Materiais e Engenharia Elétrica, Universidade da Pensilvânia
Implicações e Próximos Passos
A inovação evita a necessidade de criar uma rede de internet quântica separada, apontando para a adoção em larga escala e com menor custo. O Q‑Chip, produzido em silício por processos já difundidos, é passível de fabricação em massa, o que pode acelerar o surgimento de aplicações como comunicação segura, interligação entre computadores quânticos e sensoriamento distribuído para navegação e temporização de alta precisão.
Segundo Feng, o próximo estágio nos próximos cinco a dez anos deve ocorrer em redes locais e metropolitanas, consolidando as bases para a futura internet quântica global.
O avanço representa um marco para a integração definitiva entre protocolos clássicos e tecnologias quânticas, ainda que desafios em escala, estabilidade e adoção demandem investigações subsequentes e novas soluções técnicas nos próximos anos. A expectativa é que, à medida que a tecnologia amadureça, novas aplicações e parcerias entre telecomunicações e centros de pesquisa acelerem a popularização dos sistemas híbridos quânticos.
Fonte: (Live Science – Ciência)
