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Teletransporte quântico atinge distâncias recordes

John Matson
ESA
A Estação Terrestre Ótica da Agência Espacial Europeia, em Tenerife, nas Ilhas Canárias, foi usada como receptor em experimentos recentes de teletransporte quântico. 
Duas equipes de pesquisadores estenderam o alcance do teletransporte quântico a distâncias sem precedentes, mais ou menos o equivalente ao percurso de Nova York à Filadélfia. Mas não espere que estações de teletransporte substituam aeroportos ou terminais de trem: o feito só modifica o estado quântico de um único fóton. E apesar de parte da transferência acontecer instantaneamente, os passos necessários para ler o estado quântico teletransportado garantem que nenhuma informação possa ser transmita mais rápido que a velocidade da luz. 

O teletransporte quântico depende do fenômeno do emaranhamento, que permite a partículas compartilhar uma ligação frágil e invisível pelo espaço. Dois fótons emaranhados, por exemplo, têm estados de polarização correlatos e opostos – se um fóton estiver verticalmente polarizado, por exemplo, o outro deve estar horizontalmente polarizado. Mas, graças às intricâncias da mecânica quântica, a polarização específica de cada fóton permanece incerta até que uma delas seja medida. Nesse instante a polarização do outro fóton assume a orientação oposta, mesmo a muitos quilômetros de distância. 

Um par de fótons emaranhados serve como intermediário no esquema padrão de teletransporte. Suponha que uma pessoa, que chamaremos aqui de Alice, queira teletransportar o estado quântico de um fóton para outra, o Bob. Primeiro ela pega um membro de um par de fótons emaranhados e Bob pega o outro. Então Alice deixa seu fóton emaranhado interferir com o fóton a ser teletransportado e executa uma medição da polarização com um desfecho dependente do estado quântico de ambas as partículas. 

Graças à ligação entre Alice e Bob, forjada por emaranhamento, o fóton de Bob imediatamente sente o efeito da medição feita por Alice. O fóton do rapaz assume o estado quântico do fóton original da moça, mas de forma um tanto confusa. Bob não pode recuperar o estado quântico que Alice queria teletransportar até que reverta essa confusão, alterando seu fóton de uma forma que depende do resultado da medição de Alice. Então ele deve esperar Alice lhe dizer como completar o teletransporte – e as palavras dela não podem viajar mais rápido que a luz. Essa restrição garante que informações teletransportadas obedeçam ao limite de velocidade cósmico. 

Apesar de o teletransporte não permitir uma comunicação superluminal, ele fornece um caminho ao redor de outro obstáculo físico conhecido como teorema da não-clonagem. Esse teorema afirma que não é possível copiar perfeitamente um objeto quântico para, por exemplo, enviar um fax para outra pessoa. Mas o teletransporte não cria uma cópia em si – ele simplesmente muda a informação quântica de um local para outro, destruindo a original no processo.  
O teletransporte pode também transmitir informações quânticas em segurança mesmo quando Alice não sabe onde Bob está. Bob pode levar sua partícula emaranhada aonde quiser, e Alice pode transmitir suas instruções para “desconfundir” o estado teletransportado por quaisquer meios convencionais – como ondas de rádio e internet – que quiser. Essa informação seria inútil para alguém que a estivesse ouvindo sem uma conexão emaranhada com Alice. 

Físicos apontam que o emaranhamento quântico e o teletransporte poderiam um dia formar as fundações de canais quânticos ligando processadores hipotéticos de estados quânticos ou permitindo comunicações seguras entre grupos distantes. Mas no momento o fenômeno do teletransporte ainda está na surpreendente fase exploratória, com vários grupos de físicos divisando novos testes para forçar os limites do que é experimentalmente possível. 

No volume de 9 de agosto da Nature, um grupo chinês relata ter feito um teletransporte quântico pelo Lago Qinghai na China, uma distância de 97km. (Scientific American é parte do Nature Publishing Group). Essa distância supera o recorde anterior, de 16km,  estabelecido por um grupo que incluía vários dos mesmos pesquisadores. 

Mas em outro estudo, publicado em 17 de maio no website de preprints físicos arXiv.org, apenas oito dias após o grupo chinês ter anunciado sua conquista no mesmo website, um grupo de europeus e canadenses afirma ter teletransportado informações de uma das Ilhas Canárias para outra, a 143km de distância. O artigo ainda não foi revisado por pares, mas vem de um grupo de pesquisa de grande reputação. 

As duas equipes de físicos encontraram sérios desafios experimentais – enviar um único fóton a100 quilômetrosde distância e depois pegá-lo no ar não é fácil. Em termos práticos, as “Alices” e “Bobs” dos dois grupos precisaram de telescópios travados a laser para enviar e receber seus fótons, e também de uma complexa ótica para modificar e medir os estados quânticos dos fótons.

Mas isso não é nada se comparado ao que os físicos têm em mente para futuros experimentos. Os dois grupos de pesquisa apontam que seu trabalho é um passo em direção a teletransportes espaciais do futuro, nos quais a informação quântica seria enviada do solo para um satélite em órbita. 
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