Fotônica quântica: cientistas estudam o campo para criar comunicação criptografada segura

Por , em 17.09.2014

A pesquisa em fotônica quântica poderia mudar, entre outras coisas, a computação e a maneira como nos comunicamos.

Para investigar esses processos e projetar uma nova tecnologia que opera com precisão nas menores escalas, o físico e professor Dirk Englund, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT, nos EUA) explora a paisagem quântica com um olho em aplicações que vão desde criptografia a neurologia.

“Este campo combina alguns aspectos que o tornam um desafio, mas também muito divertido e gratificante. Informações quânticas combinam os princípios da física, matemática e ciência da computação, três áreas que eu sempre fui interessado”, conta Englund.

Um dos focos da pesquisa de Englund é a criptografia quântica, onde é possível usar o estranho fenômeno do entrelaçamento quântico para permitir que duas pessoas distantes se comuniquem com segurança comprovada, o que não é possível (ou pelo menos não é conhecido) segundo as leis da física clássica.

Comunicação com segurança é cada vez mais importante no mundo moderno, mas possui suas dificuldades.

A equipe de Englund trabalha na construção de sistemas ópticos que usam luz quântica na criptografia. “Distribuição quântica de chaves é a única forma comprovadamente segura que conhecemos para permitir que duas partes amplifiquem uma certa quantidade de informações secretas e, em seguida, se comuniquem de forma segura”, explica.

O objetivo da pesquisa é tornar a criptografia quântica mais rápida e escalável. Englund trabalha com cientistas da IBM para criar dispositivos de criptografia quântica de baixo custo usando chips e óptica, a fim de tornar esta forma de comunicação segura mais prática.

O estudo do grupo do MIT vai além de comunicação secreta, no entanto, já que a fotônica quântica permite muitas aplicações. Por exemplo, sistemas quânticos pequenos podem ser sensores excelentes.

A equipe já está analisando se sensores feitos com dois elétrons presos em partículas de escala nanométrica de diamantes podem ser usados para medir sinais neuronais no cérebro. Esses sensores usam o estado de spin desses elétrons que respondem de forma muito sensível a campos externos, algo que seria equivalente a assistir as oscilações de pequenos piões.

Tudo isso é muito interessante, mas o campo da informação quântica é ainda muito novo, e a implementação destas ideias exige novos tipos de tecnologias – como fontes de fóton único, detectores de fótons individuais e memórias quânticas estáveis – que ainda estão nos seus estágios iniciais de desenvolvimento.

No entanto, Englund crê que as tecnologias quânticas estão avançando rapidamente e que toda essa área estará muito, muito diferente daqui a 5 a 10 anos. “Se a história serve de guia, coisas que parecem realmente assustadores agora vão parecer muito fáceis até lá”, sugere. [Phys]

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