Nova técnica amplia comunicação entre computadores quânticos globalmente

A computação quântica representa o futuro da tecnologia, oferecendo velocidades e capacidades muito superiores às de computadores clássicos. No entanto, um desafio persistente limita seu potencial: a dificuldade de conectar computadores quânticos a longas distâncias. Até recentemente, mesmo alguns quilômetros de separação já eram suficientes para impedir a comunicação entre esses sistemas.

Pesquisadores da Universidade de Chicago, liderados pelo professor Tian Zhong, publicaram um estudo na Nature Communications que propõe uma solução capaz de estender a comunicação quântica para 2.000 km, ou cerca de 1.243 milhas, abrindo caminho para a criação de uma internet quântica global.

• Aumento do tempo de coerência quântica de átomos individuais de 0,1 ms para mais de 10 ms;
• Em alguns casos, coerência estendida para até 24 ms, permitindo alcance teórico de 4.000 km;
• Uso de cristais dopados com terras raras para gerar emaranhamento quântico;
• Aplicação da técnica de epitaxia por feixe molecular (MBE), semelhante à impressão 3D;
• Construção atom-by-atom de componentes com qualidade e pureza excepcionais.

Inovação nos materiais quânticos

O avanço não está nos materiais em si, mas na forma de fabricá-los. Tradicionalmente, cristais dopados eram produzidos pelo método de Czochralski, que envolve fundir os elementos a altas temperaturas e moldar o cristal. A equipe da Universidade de Chicago utilizou a MBE, técnica que constrói o cristal camada por camada, permitindo precisão atômica e propriedades de coerência quântica superiores.

Essa abordagem possibilita a criação de qubits de íons de terras raras com longa duração de coerência, essenciais para transmitir informações quânticas através de cabos de fibra óptica a distâncias inéditas. Além disso, a compatibilidade com a infraestrutura de telecomunicações existente aumenta a viabilidade de redes quânticas reais.

Potencial de redes quânticas de longo alcance

Com essa tecnologia, a comunicação entre computadores quânticos pode se expandir de alguns quilômetros para centenas ou milhares de quilômetros, tornando possível:

• Interligar laboratórios e centros de pesquisa em diferentes estados ou países;
• Criar redes quânticas de alta velocidade, resistentes a interferências externas;
• Desenvolver infraestrutura para internet quântica global;
• Aumentar a eficiência de simulações e processamento de dados complexos;
• Explorar novas fronteiras em criptografia quântica e segurança digital.

O próximo passo da equipe é testar a conexão em laboratório utilizando cabos de fibra óptica de até 1.000 km, simulando redes de longa distância antes de expandir para instalações externas. A meta final é integrar múltiplos computadores quânticos em rede, consolidando a base para uma internet quântica escalável.

Implicações futuras dessa nova tecnologia

Este avanço demonstra que nanofabricação de alta precisão pode transformar a computação quântica, permitindo que qubits mantenham coerência suficiente para comunicação de longa distância. As implicações vão além da velocidade e capacidade de processamento, abrindo caminho para segurança quântica, colaboração científica internacional e novas soluções em tecnologia da informação.

A inovação da equipe de Zhong representa um marco histórico no desenvolvimento de redes quânticas, aproximando o mundo de uma era em que computadores quânticos distribuídos podem colaborar em escala global.