Tecnologias quânticas normalmente empregam qubits (bits quânticos) que consistem em, por exemplo, elétrons, fótons ou átomos únicos. Pesquisadores da Technische Universiteit Delft (TUDelft), nos Países Baixos, e da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), no Brasil, demonstraram a capacidade de teletransportar um estado qubit arbitrário de um único fóton para o movimento mecânico de um dispositivo optomecânico constituído por bilhões de átomos. A inovadora pesquisa, publicada na revista Nature Photonics [1], permite aplicações do mundo real, como a implementação de nós repetidores quânticos numa futura internet quântica, ao mesmo tempo permite que a própria mecânica quântica seja estudada de novas maneiras.
No experimento, um estado quântico arbitrário foi codificado em um qubit fotônico (fóton) por meio de sua polarização óptica. O fóton foi então transportado por dezenas de metros de fibra óptica e, depois, teletransportado para dois ressonadores de silício, cada qual com bilhões de átomos. Para isso, os pesquisadores precisaram gerar um estado emaranhado entre os modos mecânicos dos dois micro-osciladores, permitindo a manipulação à longa distância destes estados [2]. Por fim os pesquisadores demonstraram a confiabilidade do processo, recuperando fielmente o estado quântico original a partir da memória dos ressonadores.
O teletransporte quântico já havia sido realizado em outros experimentos. A novidade trazida pelo novo estudo foi a utilização de dispositivos optomecânicos para a recepção do sinal, e que poderá ser usado como interface entre diversos dispositivos quânticos. O artigo contou com a participação do então aluno de doutorado Rodrigo Benevides (atualmente realizando estágio de pós-doutoramento no Instituto Federal de Tecnologia de Zurique (ETH), na Suíça) durante sua Bolsa Estágio de Pesquisa no Exterior (BEPE/Fapesp - 2019/01402-1) e do prof. Thiago Alegre, ambos do IFGW.
Crédito da imagem: Bas Hensen, Niccolo Fiaschi (TU Delft) e Rodrigo Benevides (Unicamp).
Para saber mais:
[1] Fiaschi, N., Hensen, B., Wallucks, A., Benevides, R., Li, J., Alegre, T. P. Mayer & Gröblacher, S., Optomechanical quantum teleportation. Nat. Photon. 15, 817–821 (2021) (DOI: 10.1038/s41566-021-00866-z ou arXiv:2104.02080).
[2] Bennett, C. H. et al. Phys. Rev. Lett. 70, 1895 (1993). (DOI: 10.1103/PhysRevLett.70.1895)
[3] Uma interessante discussão intitulada “Quantum teleportation from light to motion” sobre o artigo foi também publicada na seção “News & Views” da Revista Nature Photonics. Harris, G.I., Bowen, W.P. Quantum teleportation from light to motion. Nat. Photon. 15, 792–793 (2021). (DOI: 10.1038/s41566-021-00896-7)