Não-Localidade Quântica: Um Avanço no Entrelaçamento Quântico

Em agosto de 2023, investigadores de Hefei, na China, alcançaram um marco inovador no domínio da física quântica ao demonstrarem a não-localidade quântica em três direcções. Esta experiência, realizada na Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC), envolveu o emaranhamento de três fotões e a sua subsequente separação por centenas de metros, provando um princípio fundamental da mecânica quântica que poderá revolucionar o campo da criptografia quântica.

A não-localidade quântica é um fenómeno em que as partículas emaranhadas, independentemente da distância que as separa, apresentam correlações nas suas propriedades que não podem ser explicadas pela física clássica. Esta caraterística tem intrigado os cientistas desde que foi proposta pela primeira vez por Albert Einstein, Boris Podolsky e Nathan Rosen em 1935, sendo conhecida como o paradoxo EPR. A recente experiência em Hefei leva este conceito a um novo nível, alargando-o a três partículas, um feito que apresenta desafios técnicos e teóricos.

A experiência

A experiência foi meticulosamente concebida. A equipa, liderada pelo Professor Xuemei Gu, utilizou equipamento sofisticado para criar e emaranhar três fotões. Estes fotões foram depois separados e distribuídos por três locais diferentes, cada um a centenas de metros de distância.

Os investigadores mediram as propriedades destes fotões e descobriram correlações que não podiam ser explicadas pela sua separação física, confirmando assim a não-localidade quântica de três vias. Este resultado é significativo, pois demonstra a viabilidade de emaranhar múltiplas partículas a longas distâncias, um requisito crucial para redes de comunicação quântica práticas.

Uma das principais aplicações desta descoberta é no domínio da criptografia quântica. Os sistemas criptográficos tradicionais baseiam-se em complexidades matemáticas para proteger a informação. Em contrapartida, a criptografia quântica utiliza os princípios da mecânica quântica para garantir a segurança.

As correlações não-locais entre partículas emaranhadas podem ser utilizadas para detetar quaisquer tentativas de escuta num canal de comunicação, proporcionando um nível de segurança sem precedentes. O sucesso da experiência de Hefei aproxima-nos da realização de redes de comunicação quânticas seguras e em grande escala.

A não-localidade quântica de três vias

As implicações da não-localidade quântica de três vias vão para além da criptografia. Este fenómeno pode também desempenhar um papel na computação quântica, onde o emaranhamento é utilizado para efetuar cálculos que são inviáveis para os computadores clássicos. A capacidade de emaranhar múltiplas partículas e manter as suas correlações não-locais a longas distâncias abre novas possibilidades para a computação quântica distribuída e para algoritmos quânticos avançados.

Apesar destes avanços promissores, subsistem desafios. Manter o emaranhamento a longas distâncias é tecnicamente exigente, requerendo um controlo preciso das partículas e do seu ambiente. Além disso, o aumento da escala do sistema para emaranhar mais partículas e a sua integração em aplicações práticas exigirá mais investigação e desenvolvimento. No entanto, a demonstração bem sucedida da não-localidade quântica de três vias constitui um importante passo em frente.

Em conclusão, a recente descoberta em Hefei, na China, representa um avanço fundamental na física quântica. A demonstração da não-localidade quântica de três vias não só confirma um princípio fundamental da mecânica quântica, como também abre caminho a aplicações práticas na criptografia e computação quânticas. À medida que os investigadores continuam a explorar e a aperfeiçoar estes conceitos, podemos antecipar um futuro em que os princípios da mecânica quântica são aproveitados para criar sistemas tecnológicos seguros, eficientes e poderosos.

Leia o Artigo Original: Quanta Magazine

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