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terça-feira, 31 de outubro de 2017

Comunicação quântica

23/11/2016 | Jackson Rubem



O que é comunicação quântica?

Comunicação quântica é uma forma de transmitir mensagens teoricamente seguras, porque utiliza fótons (uma partícula fundamental do campo eletromagnético) para transmitir as chaves de encriptação necessárias para decodificar a informação. A criptografia quântica é um derivado do desenvolvimento da atual criptografia. O objetivo é garantir uma comunicação segura, a prova de hackers.

Você pode questionar: segura? E com toda razão, pois já aconteceu mais de uma vez ataque cibernético massivo pondo em risco as comunicações do mundo.

As autoridades dizem que é segura porque você não necessita de comunicações secretas prévias. Além disso, possibilita a detecção de intrusos, mesmo que ele tenha um poder computacional ilimitado. Mas existe um “calcanhar de Aquiles” na comunicação quântica. Se você conseguir remover mensagens no canal de transmissão, poderá ler, tirar uma cópia e reenviá-la do jeito que você quiser.

Afastando-se esta possibilidade, pode-se dizer que este tipo de criptografia usada na comunicação quântica é mais segura do que as utilizadas atualmente. Enquanto a criptografia quântica protege as informações com base nas leis da física, a criptografia atual protege os dados considerando o poder computacional ilimitado e já se provou inúmeras vezes que está sujeita a violações.

Este tipo inovador de transmitir mensagens seguras foi demonstrado em 2012 por cientistas alemães. Eles criaram o primeiro link de comunicação quântica de “longa distância”.

Embora tenha sido algo simples, com apenas dois nós, o experimento dos alemães demonstrou que é possível viabilizar comunicações quânticas usando os tradicionais cabos de fibras ópticas.

Quatro anos depois, em 2016, a China mostra um grande avanço tecnológico neste sentido.
Como funciona a rede quântica?

As redes quânticas são únicas em suas propriedades. Elas se diferenciam de todas as redes que conhecemos. Você pode achar estranho seu princípio, mas é assim mesmo. Um bit clássico das redes convencionais representa 1 ou 0. A maior parte das pessoas que usam computadores sabe disso.

Mas quando envolve princípios da física quântica na transmissão de informações as coisas mudam completamente. Já não é mais 1 ou 0. Um bit quântico pode assumir os dois valores ao mesmo tempo, fenômeno conhecido como “superposição coerente”.

Ao medir os valores, no entanto, o qubit pode colapsar para 1 ou para 0.

A informação quântica é codificada no átomo-memória em uma superposição coerente de dois níveis de energia.

Quando o átomo no nó A emite um fóton, estimulado por um pulso de luz de um laser de controle, o seu estado quântico é mapeado no estado de polarização do fóton.

Viajando pela fibra óptica, o fóton chega ao nó B e é absorvido. Durante este processo, o estado quântico originalmente preparado no átomo A passa para o átomo no nó B.

Em consequência disso, A está apto para receber o próximo fóton, enquanto B está pronto para enviar a informação armazenada de volta para o nó A ou para qualquer outro nó da rede.

Graças a esta característica simétrica e reversível o sistema se torna escalável para configurações arbitrárias de rede, consistindo de múltiplos nós de átomos individuais.

“Nós conseguimos provar que estados quânticos podem ser transferidos muito melhor do que seria possível com qualquer rede clássica,” afirmou o Dr. Ritter, conforme registrado no site Inovação Tecnológica.



Diagrama esquemático do funcionamento do primeiro protótipo de uma rede quântica. [Imagem: Ritter et al./Nature]


Comunicação quântica de 712 quilômetros

A China é um país que investe bastante em tecnologia e ciência, razão pela qual está se diferenciando de muitos outros. Um exemplo de bons resultados em seus investimentos é o serviço de uma linha de comunicação quântica de 712 quilômetros, inaugurado recentemente. Vai da província de Anhui até o município de Shanghai, no leste daquele país.

Trata-se da maior rede de telecomunicações quânticas do mundo, segundo informações da Agência de notícias chinesa Xinhua.

Uma vez que o sistema de telecomunicações quânticas utiliza fótons para encriptar as mensagens transmitidas é muito difícil alguém conseguir violar o sistema. As autoridades dizem que linhas de comunicação quântica têm uma segurança extremamente alta. Dizem que é impossível intervir, interceptar ou eliminar a informação transmitida através das linhas.

Segundo a Agência Brasil, especialistas de 18 países foram testemunhas de uma videoconferência segura entre Hefei e Shanghai via linha quântica durante uma recente conferência internacional sobre este tipo de tecnologia.

A nova linha de comunicação quântica chinesa recém-inaugurada faz parte de uma rede quântica que conectará a capital Pequim a Shanghai, afirmou Chen Yu’ao, professor da Universidade de Ciência e Tecnologia da China e engenheiro-chefe do projeto. Ao todo, a rede contará com 11 estações, de acordo com Chen. Espera-se que a construção da conexão entre Pequim e Shanghai esteja concluída no final deste ano.


O primeiro satélite quântico do mundo

Em agosto desse ano, a China lançou com êxito o primeiro satélite quântico do mundo, batizado de “Micius”, em homenagem a um filósofo e cientista chinês do século V a.C. A futura linha Pequim-Shanghai se conectará ao satélite quântico através sua estação na capital chinesa, que ativará a rede de comunicação quântica entre o espaço e a Terra.

Apesar das boas notícias, ainda existem muitos desafios a serem superados. O satélite quântico pretende ultrapassar os 712 quilômetros na transmissão de informações. Seu objetivo é transmitir mensagens cifradas entre Pequim e Urumqi, a capital da região de Xinjiang (noroeste) situada cerca de 2.500 km de distância.

O satélite tem de estar orientado de uma forma tão precisa com os receptores situados na terra que o responsável pelo projeto, Wang Jianyu usou esta comparação:

“será como lançar uma moeda de um avião que voa a 100 km de altura e esperar que caia exatamente na abertura de um cofre de porquinho em rotação”.

Não importa as dificuldades. Um dos objetivos do governo Chinês na área de telecomunicações é criar uma rede mundial de comunicações quânticas até 2030.







Matéria retirada do site:

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