A equipa demonstrou que é possível combinar a comunicação quântica com os cabos de Internet existentes, simplificando consideravelmente a infraestrutura necessária para aplicações distribuídas de deteção ou computação quântica.
Os pormenores do estudo foram publicados na sexta-feira na revista "Optica".
"Isto é incrivelmente excitante porque ninguém pensou que fosse possível", disse Prem Kumar da Northwestern, que liderou o estudo.
"O nosso trabalho mostra um caminho para a próxima geração de redes quânticas e clássicas que partilham uma infraestrutura de fibra ótica unificada. Basicamente, abre a porta para levar as comunicações quânticas para o próximo nível", disse o especialista em comunicações quânticas.
Limitado apenas pela velocidade da luz, o teletransporte quântico pode tornar as comunicações quase instantâneas.
O processo funciona através da exploração do emaranhamento quântico, uma técnica em que duas partículas estão ligadas, independentemente da distância que as separa. Em vez de as partículas viajarem fisicamente para transmitir informação, as partículas emaranhadas trocam informação a grandes distâncias, sem a transportarem fisicamente.
"Nas comunicações óticas, todos os sinais são convertidos em luz. Enquanto os sinais convencionais nas comunicações clássicas são normalmente constituídos por milhões de partículas de luz, a informação quântica utiliza fotões individuais", explica Kumar.
Antes do estudo, a lógica sugeria que os fotões individuais se afogariam em fios cheios com os milhões de partículas de luz que transportam as comunicações clássicas. Seria como uma bicicleta frágil a tentar atravessar um túnel cheio de camiões pesados a toda a velocidade, explicam os autores.
Mas Kumar e a sua equipa encontraram uma forma de ajudar os fotões a navegar no tráfego.
Depois de estudarem minuciosamente a forma como a luz se dispersa nos cabos de fibra ótica, encontraram um comprimento de onda menos saturado para colocar os fotões e depois adicionaram filtros especiais para reduzir o ruído do tráfego normal da Internet.
"Estudámos cuidadosamente a forma como a luz se dispersa e colocámos os nossos fotões num ponto judicial onde esse mecanismo de dispersão é minimizado", diz Kumar.
"Descobrimos que podíamos efetuar uma comunicação quântica sem a interferência dos canais clássicos que estão presentes em simultâneo.
Para testar o novo método, instalaram um cabo de fibra ótica de 30 quilómetros de comprimento com um fotão em cada extremidade e, em seguida, enviaram simultaneamente informações quânticas e tráfego normal de Internet através dele.
Por fim, mediram a qualidade da informação quântica na extremidade recetora enquanto o protocolo de teletransporte estava a funcionar, efetuando medições quânticas no ponto médio.
Os investigadores verificaram que a informação quântica era transmitida corretamente, mesmo com tráfego intenso na Internet.
Kumar quer alargar as experiências a distâncias maiores e planeia também utilizar dois pares de fotões emaranhados, em vez de um, para demonstrar a troca de emaranhamento, outro marco importante para as aplicações quânticas distribuídas.
Além disso, a sua equipa está a explorar a possibilidade de realizar experiências com cabos óticos no subsolo, no lugar de bobinas no laboratório.
"Se escolhermos os comprimentos de onda certos, não teremos de construir novas infraestruturas. As comunicações clássicas e quânticas podem coexistir", conclui Kumar.
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