Cientistas chineses apresentam a primeira rede integrada de comunicação quântica do mundo

Postado em 10/01/2021 por Maria Heloísa Fraga

Comunicação, Tecnologia

Cientistas chineses estabeleceram a primeira rede integrada de comunicação quântica do mundo, combinando mais de 700 fibras ópticas no solo com duas conexões terra-satélite visando efetuar a distribuição de chave quântica (QKD) numa extensão total de 4.600 quilômetros para usuários em todo o país. (Imagem: Universidade de Ciência e Tecnologia da China.)

Cientistas chineses estabeleceram a primeira rede integrada de comunicação quântica do mundo, combinando mais de 700 fibras ópticas no solo com duas conexões terra-satélite visando efetuar a distribuição de chave quântica numa extensão total de 4.600 quilômetros para usuários em todo o país, de acordo com um comunicado à imprensa.

A equipe, liderada pelos pesquisadores Jianwei Pan, Yuao Chen e Chengzhi Peng da Universidade de Ciência e Tecnologia da China em Hefei, relatou na revista Nature seus últimos avanços rumo à aplicação prática e global de tal rede para comunicações futuras.

Ao contrário da criptografia convencional, a comunicação quântica não é passível de ser hackeada e, portanto, representa o futuro da transferência segura de informações para bancos, redes de energia e outros setores. O cerne da comunicação quântica é a distribuição de chave quântica (QKD), que usa os estados quânticos das partículas – por exemplo, fótons – para formar uma sequência de zeros e uns, enquanto qualquer espionagem entre o emissor e o receptor mudará essa sequência ou chave e será notada imediatamente. Até o momento, a tecnologia QKD mais comum usa fibras ópticas para realizar transmissões por várias centenas de quilômetros, com alta estabilidade, mas considerável perda de canal. Outra notável tecnologia QKD usa o espaço livre entre os satélites e as estações terrestres para transmissões na casa dos mil quilômetros. Em 2016, a China lançou o primeiro satélite de comunicação quântica do mundo (QUESS, ou Mozi / Micius) e efetuou a distribuição de chave quântica com duas estações terrestres separadas por 2.600 km. Em 2017, uma rede de fibra óptica com mais de 2.000 km de comprimento foi finalizada para permitir a distribuição de chave quântica entre Pequim e Xangai.

Usando retransmissões confiáveis, a rede de fibra terrestre e as conexões satélite-terra foram integrados para atender a mais de 150 usuários industriais em toda a China, incluindo bancos estaduais e locais, redes municipais de energia e sites governamentais. Este trabalho mostra que a tecnologia de comunicação quântica pode ser usada para futuras aplicações práticas em larga escala. Da mesma forma, uma rede global de comunicação quântica pode ser estabelecida se as redes quânticas nacionais de diferentes países forem reunidas, e caso universidades, instituições e empresas se unam para padronizar os protocolos de hardware relacionados.

Nos últimos dois anos, a equipe testou exaustivamente o desempenho de diferentes partes da rede integrada, melhorando-o. Para exemplificar, com uma frequência de relógio (velocidade a que um computador realiza suas funções mais básicas) aumentada e um protocolo QKD mais eficiente, a distribuição de chave quântica satélite-terra possui atualmente uma taxa média de geração de chave correspondente a 47,8 quilobits por segundo, sendo 40 vezes maior que a taxa anterior. Os pesquisadores também levaram o recorde de QKD terrestre a ultrapassar 500 km, utilizando uma nova tecnologia chamada QKD de campo duplo.

Em seguida, a equipe expandirá ainda mais a rede na China com seus parceiros internacionais da Áustria, Itália, Rússia e Canadá. Eles também têm como objetivo desenvolver satélites QKD de baixo custo e receptores terrestres em pequena escala, bem como satélites de órbitas terrestres média e alta para obter uma distribuição de chave quântica a nível de dez mil km que atue em tempo integral.

O trabalho deles foi apoiado pela Comissão Nacional de Desenvolvimento e Reforma da China (CNDR), o governo provincial / municipal de Shandong, Anhui e Xangai, a Comissão Reguladora Bancária da China, a Academia Chinesa de Ciências, o Ministério da Ciência e Tecnologia da China e a Fundação Nacional de Ciências Naturais da China (NFSC).

Tradução autorizada de texto publicado pelo The Quantum Daily. Disponível em: https://thequantumdaily.com/2021/01/08/chinese-scientists-report-worlds-first-integrated-quantum-communication-network/. Acesso em 10 janeiro de 2021.

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