Link de dados quânticos estabelecido entre duas cidades chinesas distantes

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O cabo de fibra óptica transportava dados criptografados quânticos entre duas cidades distantes

KTSDESIGN / Getty Images / Science Photo Library RF

Um link quântico seguro foi criado a uma distância de 511 quilômetros entre duas cidades chinesas usando um relé no meio que não precisa ser confiável. Isso pode ajudar a estender redes quânticas seguras.

Quando um par de fótons está emaranhado quântico, você pode deduzir instantaneamente o estado de um medindo o outro, independentemente da distância que os separa. Esta é a base da criptografia quântica – usando partículas emaranhadas para criar chaves seguras e garantir que as mensagens sejam secretas.

Pesquisas anteriores criaram pares emaranhados de fótons e transmitiram um a um receptor, criando um link que pode estabelecer uma chave quântica. Mas Qiang Zhang da Universidade de Ciência e Tecnologia da China e seus colegas estenderam a distância máxima de um link de distribuição de chave quântica por meio de um cabo usando uma etapa intermediária que não lê os dados, mas apenas verifica se eles correspondem ao que era enviado pela outra extremidade.

Lasers em ambas as extremidades de um cabo de fibra óptica enviam fótons um para o outro. Essas partículas de luz estão em fases aleatórias, o padrão de picos e depressões em seu movimento. Quando um par de fótons com fase correspondente se encontra no hub do meio, o sistema alerta tanto o emissor quanto o receptor por meio de um link de dados tradicional.

Como cada extremidade sabe o que foi transmitido e se corresponde à fase da outra, eles podem trocar uma chave quântica que pode ser usada para criptografar dados enviados por redes tradicionais. Crucialmente, o hub central não sabe o que foi enviado, apenas se os dois sinais correspondem.

Um experimento recente da Toshiba Europe em Cambridge, Reino Unido, demonstrou um link de 600 quilômetros usando a mesma tecnologia, mas o aparelho estava todo alojado em um único laboratório. A equipe chinesa usou uma conexão de fibra óptica de 511 quilômetros entre as cidades de Jinan e Qingdao, com um receptor central baseado em Mazhan.

Zhang diz que há uma competição saudável entre os dois laboratórios para aumentar os recordes de distância um do outro. “No laboratório, você tem um ar condicionado, mas no campo, quando a temperatura mudar, você observará o desvio da fase do fóton”, diz ele.

“Para transformar algo que funciona em um laboratório em algo que funciona em campo, acho que eles fazem um bom trabalho”, diz Peter Kruger da Universidade de Sussex, no Reino Unido. “No laboratório, ninguém tem permissão para falar porque isso estraga o experimento e claramente em campo você não pode controlar isso. Fótons únicos ao longo de centenas de quilômetros é bastante notável. ”

Referência do jornal: Nature Photonics, DOI: 10.1038 / s41566-021-00828-5

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