Internet quântica

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A internet quântica ou as redes quânticas formam um elemento importante da computação quântica e dos sistemas de comunicação quântica.[1] As redes quânticas facilitam a transmissão de informações na forma de bits quânticos, também chamados de qubits, entre processadores quânticos separados fisicamente.[2] Um processador quântico é um pequeno computador quântico capaz de executar portas lógicas quânticas em um certo número de qubits.[3] As redes quânticas funcionam de maneira semelhante às redes clássicas.[4] As redes quânticas facilitam a transmissão de informações - onde os computadores quânticos são vistos como nós, as conexões são estabelecidas por meio de canais quânticos. A Internet quântica promete mais segurança na web em um futuro próximo.[5]

A principal diferença é que a rede quântica, como a computação quântica, é melhor na solução de certos problemas, como a modelagem de sistemas quânticos. Os protocolos de comunicação quântica baseados em correlações não clássicas podem ser mais eficientes do que os métodos clássicos conhecidos e oferecer segurança intrínseca à transferência direta de estado. Mais especificamente, a preparação do estado remoto visa a criação de um estado quântico desejado e conhecido em um local remoto usando comunicação clássica e emaranhamento quântico.[6]

Em 2019, os cientistas implementaram uma comunicação quântica segura na banda de microondas em uma rede quântica local. Esta é a primeira vez que os cientistas relataram uma nova arquitetura que representa um passo crucial no caminho para a computação quântica distribuída.[7] Cientistas da Universidade Autônoma de Barcelona criaram um protocolo que classifica e codifica os dados quânticos pelo estado em que foram preparados, com mais eficiência do que o algoritmo clássico equivalente. Este procedimento pode identificar grupos de sistemas quânticos preparados de forma idêntica.[8] Outra pesquisa introduziu o conceito de comunicação através de redes de fibra herdadas com estados emaranhados multidimensionais, reunindo os benefícios da comunicação quântica existente com fótons polarizados com a comunicação de alta dimensão usando padrões de luz.[9]

Fundamentos[editar | editar código-fonte]

Redes quânticas para computação[editar | editar código-fonte]

Computação quântica em rede ou computação quântica distribuída funciona ligando vários processadores quânticos através de uma rede quântica enviando qubits entre eles.[10]

Redes quânticas para comunicação[editar | editar código-fonte]

No campo da comunicação quântica, alguém deseja enviar qubits de um processador quântico para outro por longas distâncias. Dessa forma, as redes quânticas locais podem ser intra-conectadas a uma internet quântica.[11]

Visão geral dos elementos de uma rede quântica[editar | editar código-fonte]

A estrutura básica de uma rede quântica e mais geralmente uma internet quântica é análoga a uma rede clássica.[12]

Aplicações[editar | editar código-fonte]

Uma internet quântica suporta vários aplicativos, habilitados pelo entrelaçamento quântico. Em geral, o entrelaçamento quântico é adequado para tarefas que exigem coordenação, sincronização ou privacidade.

Os aplicativos esperados usando a Internet Quantum ainda estão sendo desenvolvidos, pois estamos nos estágios formativos da Internet Quantum.[13][14] No entanto, uma lista inicial (e não exaustiva) dos aplicativos a serem suportados na Internet Quantum pode ser identificada e classificada usando esquemas diferentes.

Classificação de controle x plano de dados[editar | editar código-fonte]

Os pesquisadores concentram-se na classificação centrada em telecomunicações do plano de controle versus o plano de dados, mas existem outros esquemas de classificação possíveis.[15]

Marco histórico[editar | editar código-fonte]

Em 2021, pela primeira vez que os cientistas foram capazes de conectar-se como "nós", ou terminais de rede mais de dois qubits, que fazem os cálculos na computação quântica.[16] Os pesquisadores criaram o sistema, que é composto de três nós quânticos emaranhados pela lei "spooky" da mecânica quântica que governam as partículas subatômicas.[17]

Referências

  1. ↑ Ananthaswamy, Anil. «The Quantum Internet Is Emerging, One Experiment at a Time». Scientific American (em inglês). Consultado em 24 de outubro de 2019 
  2. ↑ Materese, Robin (21 de março de 2018). «Quantum Logic Gates». NIST (em inglês). Consultado em 24 de outubro de 2019 
  3. ↑ «Podcast: Quantum logic gates in silicon, and moving on from lab disasters». Nature (em inglês). 17 de julho de 2019. doi:10.1038/d41586-019-02205-3 
  4. ↑ «5 Intractable Problems Quantum Computing Will Solve». interestingengineering.com (em inglês). 15 de dezembro de 2018. Consultado em 24 de outubro de 2019 
  5. ↑ «O que é Internet quântica? Conheça tecnologia que promete mais segurança». TechTudo. Consultado em 9 de novembro de 2019 
  6. ↑ «The quantum internet is within reach». Tech Explorist (em inglês). 24 de outubro de 2019. Consultado em 24 de outubro de 2019 
  7. ↑ «The quantum internet is within reach». www.tum.de (em inglês). Consultado em 24 de outubro de 2019 
  8. ↑ «New quantum data classification protocol to work with quantum data». Tech Explorist (em inglês). 8 de novembro de 2019. Consultado em 8 de novembro de 2019 
  9. ↑ «Realizing a future quantum network». Tech Explorist (em inglês). 25 de janeiro de 2020. Consultado em 27 de janeiro de 2020 
  10. ↑ Caleffi, Marcello; Cacciapuoti, Angela Sara; Bianchi, Giuseppe (5 de setembro de 2018). Quantum internet: from communication to distributed computing!. NANOCOM '18 Proceedings of the 5th ACM International Conference on Nanoscale Computing and Communication. Reykjavik, Iceland: ACM. doi:10.1145/3233188.3233224 
  11. ↑ Kimble, H. J. (19 de junho de 2008). «The quantum internet». Nature (em inglês). 453 (7198): 1023–1030. Bibcode:2008Natur.453.1023K. ISSN 0028-0836. PMID 18563153. arXiv:0806.4195Acessível livremente. doi:10.1038/nature07127 
  12. ↑ Van Meter, Rodney (2014). Quantum Networking. Hoboken: Wiley. pp. 127–196. ISBN 9781118648926. OCLC 879947342 
  13. ↑ Wehner, Stephanie; Elkouss, David; Hanson, Ronald (19 de outubro de 2018). «Quantum internet: A vision for the road ahead». Science (em inglês). 362 (6412). ISSN 0036-8075. PMID 30337383. doi:10.1126/science.aam9288 
  14. ↑ Castelvecchi, Davide (14 de fevereiro de 2018). «The quantum internet has arrived (and it hasn't)». Nature (em inglês). 554: 289–292. doi:10.1038/d41586-018-01835-3 
  15. ↑ Wang, C. (14 de fevereiro de 2020). «Applications and Use Cases for the Quantum Internet». tools.ietf.org (em inglês). Consultado em 9 de julho de 2020 
  16. ↑ Leprince-Ringuet, Daphne. «First multi-node quantum network paves the way for the quantum internet». ZDNet (em inglês). Consultado em 4 de maio de 2021 
  17. ↑ May 2021, Ben Turner-Staff Writer 03. «Scientists make a breakthrough in developing the quantum internet». livescience.com (em inglês). Consultado em 4 de maio de 2021 
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