Estudo revela que fótons gêmeos mantêm correlação após viagem de 7 km

Pesquisadores da Universidade Federal Fluminense (UFF) realizaram um experimento inovador que confirma a correlação entre pares de fótons gêmeos, mesmo após um deles percorrer uma distância de 7 quilômetros na atmosfera da Baía de Guanabara, entre Niterói e o Rio de Janeiro. A experiência, coordenada pelo físico Antonio Zelaquett Khoury, marca um avanço significativo no campo da comunicação quântica e na criação de uma internet ultrassegura.

No experimento, um fóton permaneceu no laboratório em Niterói, enquanto seu “gêmeo” atravessou a baía até a Urca. A comparação entre as detecções dos dois fótons revelou um número de correlações temporais muito superior ao esperado por acaso, indicando que os fótons podem ter mantido seu estado de emaranhamento quântico, mesmo depois de enfrentar as turbulências atmosféricas.

Se confirmada a hipótese do emaranhamento, essa descoberta pode abrir caminho para o desenvolvimento de redes de comunicação quântica em espaço livre. O emaranhamento quântico é uma propriedade que permite que partículas correlacionadas mantenham suas características interligadas, independentemente da distância que as separa. Isso é fundamental para a comunicação quântica, pois possibilita a troca de informações de forma extremamente segura.

O experimento foi realizado por uma equipe de pesquisadores que desenvolveu uma fonte de fótons gêmeos, produzidos quando um laser de 405 nanômetros incide sobre um cristal óptico não linear. Essa técnica, conhecida como conversão paramétrica descendente espontânea, gera pares de fótons com propriedades correlacionadas. A estrutura do cristal foi planejada para maximizar a produção desses pares, essencial para garantir a viabilidade do experimento em condições externas.

Um dos desafios enfrentados pelos pesquisadores foi a turbulência atmosférica, que pode afetar a propagação da luz. No entanto, testes anteriores mostraram que a polarização da luz se manteve estável durante a travessia, o que é um indicativo positivo para futuras aplicações de comunicação quântica.

O resultado do experimento foi um total de 7 mil coincidências registradas em apenas cinco segundos, um feito notável considerando a distância e as condições de transmissão. A próxima etapa do estudo envolverá medições de polarização com os detectores distantes, buscando confirmar se o emaranhamento se mantém após a separação dos fótons.

Além de contribuir para o avanço da comunicação quântica, a pesquisa também destaca a importância de desenvolver tecnologias que utilizem a polarização da luz como meio de codificação de informações. Com a crescente demanda por segurança digital, a capacidade de transmitir dados de forma inviolável pode ser um divisor de águas na proteção contra ciberataques.

O experimento realizado pela UFF não apenas valida teorias quânticas, mas também posiciona o Brasil na vanguarda da pesquisa em comunicação quântica. As implicações dessa pesquisa podem ser significativas, não apenas para a ciência, mas também para a sociedade, abrindo caminho para inovações que poderão impactar a maneira como interagimos com a tecnologia no futuro.