O Laboratório Nacional de Aceleradores Fermi (Fermilab) dos Estados Unidos anunciou recentemente um avanço significativo no campo da comunicação quântica. Pesquisadores, por meio da inovadora tecnologia de “luz comprimida”, conseguiram reduzir o ruído de sinais quânticos a níveis próximos ao limite imposto pelo princípio da incerteza de Heisenberg. Essa conquista estabelece a base tecnológica crucial para a construção de conexões ultraestáveis em redes quânticas necessárias para a futura internet quântica.

O principal desafio da comunicação quântica tradicional é que os sinais quânticos são extremamente suscetíveis a interferências de ruído ambiental. A tecnologia de luz comprimida desenvolvida pelo Fermilab manipula com precisão as flutuações quânticas do campo de luz, comprimindo componentes de ruído específicos a níveis muito baixos, enquanto mantém a integridade do sinal. Dados experimentais mostram que a técnica pode aumentar a relação sinal-ruído dos sinais quânticos em até 10 vezes, prolongando significativamente a distância de transmissão da informação quântica em fibras ópticas. O responsável pela pesquisa explicou: “É como ajustar com precisão um microfone em uma sala barulhenta, permitindo captar sinais quânticos extremamente fracos com clareza.”

O núcleo dessa tecnologia consiste em usar estados ópticos não clássicos para superar os limites quânticos padrão. Por meio de sistemas a laser especialmente projetados e dispositivos de interferência óptica, os pesquisadores conseguem reduzir seletivamente o impacto de modos de ruído específicos no campo de luz. Experimentos demonstraram que essa supressão de ruído permanece estável mesmo em transmissões simuladas de fibras ópticas de vários quilômetros. O diretor do projeto de ciência quântica do Fermilab destacou: “Nosso sistema não só atingiu os níveis de compressão de ruído previstos teoricamente, como também demonstrou a viabilidade de aplicação em ambientes reais de redes quânticas.”

Essa conquista possui múltiplas implicações para o desenvolvimento de redes quânticas. Primeiramente, fornece suporte tecnológico essencial para a construção de links de comunicação quântica intercontinentais, permitindo que métodos de comunicação segura, como distribuição de chaves quânticas, mantenham confiabilidade em maiores distâncias. Em segundo lugar, a tecnologia de luz comprimida pode servir como componente central de repetidores quânticos, solucionando problemas de atenuação de sinais quânticos em longas transmissões. Além disso, a técnica pode aumentar significativamente a precisão de medições em redes de sensores quânticos, com grande valor em pesquisas de física fundamental e medições de alta precisão.

O Fermilab já iniciou colaborações com diversos institutos de pesquisa internacionais, planejando integrar a tecnologia à plataforma de testes de redes quânticas em construção. A equipe de pesquisa afirmou que o próximo passo será otimizar a estabilidade e a integração do sistema de luz comprimida, pavimentando o caminho para a implementação prática da futura internet quântica. Este avanço, publicado na Nature Photonics, marca mais um passo importante rumo à aplicação prática da tecnologia de comunicação quântica.