Computação
O Futuro da Comunicação Quântica: Teletransporte de Fóton Único Explicado
O Que É Teletransporte Quântico e Como Funciona?
Isso ocorre quando 2 partículas diferentes são “pareadas/vinculadas” juntas, algo chamado entrelaçamento quântico.
Neste caso, quando duas partículas estão ligadas, independentemente da distância entre elas, elas trocam informações por grandes distâncias, sem transportá‑las fisicamente. Em alguns casos, parece até que a troca de informações ocorre mais rápido que a velocidade da luz, algo teoricamente impossível.
Como funciona e o que isso significa para o aspecto fundamental da nossa realidade ainda é intensamente debatido por físicos quânticos. No entanto, sabemos que este é um efeito quântico muito real e mensurável, que poderia permitir comunicações perfeitamente seguras e instantâneas.
O Estado Atual da Tecnologia de Teletransporte Quântico
Avanços que Permitem a Transferência Prática de Dados Quânticos
Progresso recente foi feito para aproveitar o entrelaçamento e o teletransporte quânticos em meios práticos de transferência de dados.
Um avanço foi a descoberta de que uma rede de fibra óptica comum poderia ser usada para a tarefa, mesmo quando misturada com o tráfego regular da Internet. Isso abre a possibilidade de telecomunicações quânticas práticas sem a necessidade de construir uma rede paralela dedicada à rede normal atualmente usada.
Outro avanço é a possibilidade de interconectar computadores quânticos. pesquisadores de Oxford usaram fibras ópticas para conectar qubits e entrelaçá‑los, usando fótons (partículas de luz). Isso poderia abrir caminho para computadores quânticos modulares, com cada subunidade conectada entre si.
Limitações e Desafios do Teletransporte Quântico
A maioria dos dispositivos de teletransporte quântico atualmente considerados são do tipo “linear”, onde os fótons são transferidos diretamente do ponto A ao ponto B.
Isto costuma ser problemático, pois esse tipo de transferência de fótons adiciona ruído ao sinal de forma inerente, potencialmente fazendo a telecomunicação falhar, ou ao menos ser menos eficiente.
Outra questão é que a maioria das fontes de fótons não produz um único par de fótons, tornando complexo determinar o entrelaçamento.
Como a Óptica Não Linear Pode Transformar as Comunicações Quânticas
Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Illinois pode ter criado uma nova fonte de fótons que melhoraria radicalmente o desempenho das comunicações baseadas em teletransporte quântico.
Eles publicaram seus resultados na Physical Review Letters1, sob o título “Teletransporte Quântico Fiel via um Analisador de Estado Bell Não Linear Nanofotônico”.
A ideia principal é que essa técnica ajuda a reduzir o problema da emissão múltipla de fótons, tornando a técnica mais confiável graças aos princípios subjacentes da óptica não linear.
Entendendo a Óptica Não Linear na Tecnologia Quântica
Óptica linear é a ciência óptica regular ensinada na escola, onde a luz interage diretamente com um prisma, por exemplo.
Na óptica não linear, a reação do meio pelo qual a luz passa depende do comprimento de onda, intensidade, direção e polarização da luz.
“Ruído de múltiplos fótons ocorre em todas as fontes realistas de entrelaçamento, e é um problema sério para redes quânticas.
O atrativo da óptica não linear é que ela pode mitigar o efeito do ruído de múltiplos fótons graças à física subjacente, tornando possível trabalhar com fontes de entrelaçamento imperfeitas.
Componentes ópticos não lineares fazem com que fótons de diferentes frequências se combinem e criem novos fótons em novas frequências. Neste caso específico, foi usada a “geração de frequência somada” (SFG).
Fonte: EKSPLA
Fusão de Fótons via Geração de Frequência Somada (SFG)
Graças à fusão de fótons que ocorre durante o SFG, apenas as frequências desses fótons específicos podem ser usadas, reduzindo drasticamente o ruído de múltiplos fótons que ocorreria ao usar óptica linear.
Fonte: SciTechDaily
Esta não é uma ideia nova, mas o problema até agora era que fazer o SFG acontecer era tão difícil que nunca havia fótons suficientes para ser um meio prático de transferência de informação.
“Pesquisadores sabem disso há muito tempo, mas não foi totalmente explorado devido à baixa probabilidade de SFG bem‑sucedido.
No passado, o melhor que se alcançou foi 1 em 100 milhões. Nossa conquista é alcançar um aumento de fator 10.000 na eficiência de conversão para 1 em 10.000 com uma plataforma nanofotônica.
Kejie Fang – professor associado de engenharia elétrica e de computação
Novos Materiais que Tornam a Óptica Quântica Não Linear Viável
Esse aumento de 10.000 vezes na eficiência de repente torna a óptica não linear uma opção viável para produzir os fótons que serão usados para transferir dados através da medição de seu entrelaçamento.
Foi alcançado graças a um material de indium-gálio-fosfeto desenvolvido pelos pesquisadores.
“Nosso sistema não linear transmite informação quântica com 94% de fidelidade, comparado ao limite teórico de 33% em sistemas que usam componentes ópticos lineares,”
Kejie Fang – professor associado de engenharia elétrica e de computação
O Que Vem a Seguir para o Teletransporte Quântico e Redes?
Por enquanto, este é um progresso muito teórico, no sentido de que muda completamente como os pesquisadores terão de construir sistemas de telecomunicação quântica no futuro, já que atualmente todos os protocolos de redes quânticas (incluindo teletransporte quântico e troca de entrelaçamento) utilizam design óptico linear.
Combinado com o progresso feito na transferência de fótons entrelaçados em redes de fibra óptica regulares, isso poderia mudar radicalmente a confiabilidade e eficiência deste método de telecomunicação, aproximando computadores quânticos interconectados muito mais do que se pensava ser possível.
Investindo em Computação Quântica de Íons Aprisionados
À medida que esses avanços na comunicação quântica se tornam cada vez mais viáveis, empresas como a IonQ (IONQ ) estão se posicionando para comercializar a tecnologia.
A IonQ é uma empresa de computação quântica que utiliza tecnologia de íons aprisionados, fundada por cientistas pioneiros na área da Universidade de Maryland e da Duke University. Foi listada publicamente na NYSE em 2021.
(IONQ )
As plataformas de computação quântica da IonQ são capazes de produzir um resultado com 99,9% de fidelidade. Atualmente utiliza uma cadeia de 64 íons de bário, produzindo um qubit algorítmico de 36 (AQ). A organização da cadeia permite computação muito mais rápida que outros designs de íons aprisionados sem perder fidelidade.
Fonte: IonQ
IonQ adquiriu Qubitekk em janeiro de 2025, adicionando às suas operações a equipe da empresa e 118 patentes à IonQ. A especialidade da Qubitekk está em redes quânticas, usando interconexões fotônicas, permitindo clusters quânticos e avançando as capacidades da internet quântica.
As redes quânticas devem facilitar comunicações altamente seguras e, em última instância, permitir computação quântica distribuída. Considerando a rapidez com que o campo avança, expertise e propriedades intelectuais sobre este tópico podem ser cruciais para o futuro da IonQ.
IonQ também está desenvolvendo uma parceria com NKT Photonics (NKT.CO) para ajudar a desenvolver futuros computadores quânticos prontos para data centers.
Também está colaborando com a Imec em circuitos fotônicos integrados e tecnologia de armadilha de íons em escala de chip para ampliar o número de qubits da empresa, o tamanho do sistema e os custos.
Em vez de desenvolver seu próprio SDK (Software Development Kit), a empresa está suportando todos os principais simultaneamente, e fazendo parcerias com muitas empresas líderes para desenvolver novas aplicações de computação quântica.
Fonte: IonQ
Junto com seu concorrente Quantinuum, parte da Honeywell (HON ), a IonQ está mais próxima de desenvolver computadores quânticos comerciais, com foco em sistemas de íons aprisionados de alta fidelidade e menor número de qubits.
A IonQ é a ação mais próxima de computação quântica pura para investidores que têm menos interesse nas atividades de outros líderes como Google, Intel, IBM ou Honeywell.
Seu sucesso inicial ajudou a construir uma forte rede de parcerias com outros inovadores em computação quântica para continuar impulsionando essa tecnologia, com um recente reenfoque em computadores quânticos em rede.
À medida que a telecomunicação por entrelaçamento quântico se torna cada vez mais confiável, a combinação de muitos computadores quânticos de íons aprisionados de alta confiabilidade pode ser uma opção sólida para a primeira aplicação comercial desta tecnologia.
Notícias da Ação IonQ e Últimos Desenvolvimentos
Referência do Estudo:
1. Joshua Akin, Yunlei Zhao, Paul G. Kwiat, Elizabeth A. Goldschmidt, e Kejie Fang.(2025) Teletransporte Quântico Fiel via um Analizador de Estado Bell Não Linear Nanofotônico. Physical Review Letters134, 160802 https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.160802
