Uma equipe internacional de pesquisadores, incluindo cientistas da Universidade de Paderborn, alcançou um marco significativo no caminho para uma internet quântica. Pela primeira vez, eles teleportaram com sucesso o estado de polarização de um único fóton de um ponto quântico para outro fisicamente separado. Em termos leigos, eles fizeram as propriedades de um fóton saltarem para outro através de teleporte quântico, o que parece coisa de Star Trek, mas é apenas a física se exibindo.
O experimento usou um link óptico de espaço livre de 270 metros para conectar os sistemas, e os resultados foram publicados na revista Nature Communications. Pesquisadores de doutorado e pós-doutorado em Paderborn passaram cerca de dez anos em medições ópticas, análise de dados e avaliação, trabalhando em estreita colaboração com a equipe do Professor Rinaldo Trotta na Universidade Sapienza de Roma.
"O experimento demonstra de forma impressionante que fontes de luz quântica baseadas em pontos quânticos semicondutores podem servir como uma tecnologia chave para futuras redes de comunicação quântica," explicou o Professor Klaus Jöns, chefe do grupo de pesquisa 'Dispositivos Quânticos de Fotônica Híbrida' em Paderborn. "O teleporte quântico bem-sucedido entre dois emissores quânticos independentes representa um passo vital em direção a relays quânticos escaláveis e, portanto, à implementação prática de uma internet quântica."
O avanço dependeu de contribuições de vários centros de pesquisa europeus. Pontos quânticos foram projetados na Universidade Johannes Kepler de Linz, a nanofabricação de ressonadores foi feita na Universidade de Würzburg, e os experimentos de teleporte ocorreram na Universidade Sapienza de Roma, onde cientistas conectaram dois edifícios usando aquele link óptico de espaço livre de 270 metros. O sistema usou sincronização assistida por GPS, detectores de fóton único ultra-rápidos e métodos de estabilização para combater a turbulência atmosférica. A fidelidade do estado de teleporte alcançou até 82 ± 1%, excedendo o limite clássico em mais de 10 desvios padrão — que é a maneira científica de dizer "temos quase certeza de que isso funcionou".
Esta conquista abre a porta para o 'entrelaçamento por troca' entre dois pontos quânticos, o que criaria o primeiro relay quântico usando duas fontes determinísticas de pares de fótons entrelaçados. Fontes determinísticas podem produzir fótons únicos de forma confiável quase sob demanda, embora desenvolvê-las tenha sido um grande desafio — porque, claro, nada na mecânica quântica é fácil.
Coincidentemente, outra equipe de pesquisa de Stuttgart e Saarbrücken relatou uma conquista semelhante usando conversão de frequência quase ao mesmo tempo. Juntos, esses resultados marcam um marco importante para a pesquisa quântica na Europa e aproximam a visão de uma internet quântica funcional da realidade — assumindo que a realidade não se enrole demais consigo mesma.