O Teletransporte Quântico (V.3, N.9, P.5, 2020)

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É inimaginável pensar no teletransporte com a física do “dia-a-dia”. Destruir um objeto e recriá-lo de forma idêntica em outro lugar não tem nenhuma base na ciência atual, porém a Mecânica Quântica permite teletransportar algo mais simples: a Informação.

Na Mecânica Quântica, o estado de uma partícula armazena toda informação acerca dela. Como uma analogia, vamos frequentemente nos referir aos estados quânticos como uma cor, isto é, cada partícula quântica será descrita com certa coloração. Imagine que só podemos medir cores sólidas. Num mundo quântico podemos encontrar uma partícula com uma mistura de cores, simultaneamente em, por exemplo, vermelho e azul. Essa mistura, pode ser vista como um degradê que depende das diferentes composições de azul e vermelho. Esse é um caso do que seria um estado de superposição.

Um detalhe importante é que mesmo tendo uma partícula superposta, a medição terá um único tom, ou vermelho ou azul. Essa perda do estado de superposição após uma medida é chamada de colapso. A probabilidade de medir cada cor sólida como resultado está diretamente ligada à coloração superposta. Com uma única medição não é possível obter a verdadeira cor (o degradê) da partícula, já que a natureza das medidas na Mecânica Quântica é puramente probabilística.

Uma ferramenta necessária para efetuar o teletransporte é o emaranhamento, que é quando duas partículas não podem ser completamente descritas individualmente. Essa conexão independe da distância espacial é um fenômeno puramente quântico.

Agora suponha duas pessoas, Alice e Bob, distantes entre si, cada um com uma partícula de um par emaranhado. Alice tem acesso à uma terceira partícula de cor desconhecida, e tem o objetivo de conseguir passar essa informação (cor) para Bob. Lembre-se que não é possível com uma medida obter as verdadeiras cores das partículas, já que podem ser superposições (degradê).

Nesse análogo de cores, podemos aplicar um filtro que muda a forma que as partículas seriam vistas. O sistema passaria a ser descrito com as duas partículas de Alice em um único corpo com cores sólidas associadas à ele e à partícula de Bob, que agora teria tons relacionados com a cor desconhecida. No momento que é feita a medida, as partículas adquirem as cores do filtro e basta que Alice diga o resultado de sua medida, para que o Bob possa recupere a cor original.

No formalismo da Mecânica Quântica, o filtro é equivalente a manipular a descrição matemática do sistema, ele não altera as cores das partículas, simplesmente permite que elas sejam vistas de outra maneira. É a medição que efetivamente impõe o tom das cores com filtro como as reais do sistema. Outra consideração a ser feita é que estamos limitados à velocidade da luz, já que Alice precisou se comunicar com Bob por algum meio clássico, e assim obter a informação.

Se notarmos o que foi feito, em nenhum momento existiram duas partículas com a cor misteriosa. No momento em que a partícula portadora dessa cor foi medida por Alice, a de Bob passou a tê-la: teletransporte. O que foi mostrado aqui já foi realizado em laboratório, não para objetos macroscópicos, mas sim informação e luz. Hoje em dia o teletransporte é o visto como um novo paradigma para a criptografia.

Texto escrito por Thiago Buzelli
Ilustração por Rodrigo Paulino
Revisão por Iara Lima

• MULTIPARTICLE STATES AND TENSOR PRODUCTS:
https://ocw.mit.edu/…/…/lecture-notes/MIT8_05F13_Chap_08.pdf

• Complex Quantum Teleportation:
https://phys.org/…/2019-08-complex-quantum-teleportation.ht…

• We can teleport light:
https://www.businessinsider.com/we-can-teleport-light-2014-…

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