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Teletransporte Quântico: Beam Me Up!

O campo de ponta da física conhecido como mecânica quântica é a nova “ciência do foguete” para o século XXI. O estudo do quantum tem sido uma fonte de novo entendimento enquanto trabalhamos para entender o comportamento muitas vezes esquisito das menores partículas de matéria que compõem o universo ao nosso redor.

Atualmente, cientistas da computação estão trabalhando em todo o mundo para aproveitar esse poder quântico inerente ao desenvolvimento da tecnologia de computação quântica. As comunidades científicas e de negócios vêem vastas possibilidades para a computação quântica (CQ), mas, embora o emaranhamento seja um conceito comprovado, ainda há muitas peças do quebra-cabeças a serem colocadas. Dezenas de grandes corporações, bem como startups, estão envolvidas na corrida quântica, bem como em todas as nações com os conhecimentos necessários. Somente a Força Aérea dos Estados Unidos já investiu mais de US $ 5 bilhões em pesquisa quântica.

Empresas como a D-Wave, com sede na Colúmbia Britânica, já estão vendendo serviços que usam computadores quânticos para complementar os sistemas clássicos de computação. No caso da D-Wave, eles realmente vendem um modelo de computador quântico chamado D-Wave 2000Q.

Em vez de armazenar informações usando bits representados por 0s ou 1s como os computadores digitais convencionais, os computadores quânticos usam bits quânticos, ou qubits, para codificar informações como 0s, 1s ou ambos ao mesmo tempo. Essa superposição de estados – juntamente com os outros fenômenos da mecânica quântica do emaranhamento e encapsulamento – permite que os computadores quânticos manipulem enormes combinações de estados de uma só vez.
– Sistemas D-Wave

Qubits podem exibir uma propriedade chamada emaranhamento quântico, na qual 2 qubits estão misteriosamente ligados, não importando a distância que possam estar no mundo físico, e reagem aos estados uns dos outros. Usando essa propriedade, podemos medir um qubit e ser capazes de conhecer as propriedades de seu qubit emaranhado ao mesmo tempo. Erwin Schrödinger descobriu o entrelaçamento quântico em 1935 e trabalhou para elucidá-lo ainda mais com Albert Einstein. Einstein chamou a atenção de emaranhamento de “ação assustadora à distância”.

Nosso plano é que, até 2020, ou talvez no próximo ano, atinja a “supremacia quântica” com o poder de cálculo um milhão de vezes para todos os computadores existentes em todo o mundo juntos.
– Pan Jianwei, vice-presidente da Universidade de Ciência e Tecnologia da China

Emaranhamento quântico também permitiu a pesquisa sobre o que é chamado de teletransporte quântico. Ao pegar partículas previamente entrelaçadas e colocá-las em locais diferentes, podemos usar os métodos de comunicação tradicionais para enviar os estados de uma partícula para o parceiro emaranhado, independentemente de quão distantes estejam.

Os primeiros experimentos práticos usando fótons ocorridos em 1998 no Caltech comunicaram o estado de um fóton a uma distância de um metro até seu parceiro emaranhado e fizeram uma cópia com sucesso do primeiro. Os cientistas precisaram usar 3 fótons para conseguir isso: um que seria “teletransportado” [A], um para transportar [B] e outro que seria emaranhado com o fóton de transporte [C]. Em essência, C tornou-se A.

Em 2012, conseguimos um feito marcante quando os pesquisadores chineses puderam teletransportar os estados quânticos do primeiro objeto “macroscópico” – um grupo de 100 milhões de átomos de rubídio.

Em 2017, cientistas chineses enviaram a informação para o estado quântico de um fóton para um satélite orbital equipado 870 milhas acima da Terra. Essa informação foi detectada e depois retransmitida para o parceiro emaranhado do fóton, que então se tornou uma “cópia espelhada” de seu parceiro na Terra. O mesmo grupo de pesquisa então inverteu essa conquista e enviou os estados de fótons entrelaçados de um satélite para duas estações terrestres. Esses feitos foram as distâncias mais distantes que o teletransporte quântico já foi demonstrado.

Embora as leis da física até agora não permitam o teletransporte como visto em Star Trek ou The Fly, existem numerosos usos possíveis para o teletransporte quântico que nos beneficiarão. Uma das aplicações mais surpreendentes pode nos permitir construir cópias de nós mesmos em um mundo distante.

Considere isto: primeiro, faríamos a varredura de um humano e então criaríamos uma montagem de átomos semelhante a um “golem” que contém todas as partículas encontradas em nosso ser humano. Em seguida, o golem e as partículas do original estão emaranhados. O golem é enviado para um dos nossos mundos alienígenas potencialmente mais habitáveis, talvez em Alpha Centauri, onde há décadas nossa tecnologia de terraformação tem funcionado muito. Finalmente, uma vez que nosso golem chegou ao sistema estelar vizinho, fazemos nossa observação do sujeito humano na Terra e enviamos essa informação através dos anos-luz para as matérias-primas em espera. O golem recebe os dados e se adapta à nossa observação do assunto, tornando-se uma duplicata exata do humano muito distante da Terra.

Outro uso surpreendente para o teletransporte quântico, e não tão distante, é uma Internet quântica. Isso permitiria que os usuários se comunicassem entre nós quânticos e entrelaçados em uma rede, permitindo o envio de informações não cabíveis através da distribuição de chaves quânticas.

A realidade é que provavelmente veremos uma internet fundamentalmente mais poderosa devido à nossa pesquisa quântica nos próximos 10 a 20 anos, e seremos capazes de aproveitar ao máximo a computação quântica. Isso ajudará a nos impulsionar para o futuro cada vez mais rápido, aprimorando nossa capacidade de gerar um grande número de simulações e otimizações. A longo prazo, à medida que a humanidade se ramifica em outros sistemas solares, o teletransporte quântico pode ser mais útil para comunicação peer-to-peer em algum tipo de rede galáctica.

E, talvez um dia no próximo século, possamos estar recriando uma consciência humana em algum mundo distante.

Obrigado por ler e compartilhar!

 


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