| Processo: | 21/06535-0 |
| Modalidade de apoio: | Auxílio à Pesquisa - Temático |
| Data de Início da vigência: | 01 de janeiro de 2022 |
| Data de Término da vigência: | 31 de dezembro de 2026 |
| Área do conhecimento: | Ciências Exatas e da Terra - Física |
| Acordo de Cooperação: | MCTI/MC |
| Pesquisador responsável: | Daniel Felinto Pires Barbosa |
| Beneficiário: | Daniel Felinto Pires Barbosa |
| Instituição Sede: | Centro de Ciências Exatas e da Natureza (CCEN). Universidade Federal de Pernambuco (UFPE). Ministério da Educação (Brasil). Recife , SP, Brasil |
| Pesquisadores principais: | José Wellington Rocha Tabosa |
| Pesquisadores associados: | Eulises Alejandro Fonseca Parra ; Fernando Roberto de Luna Parisio Filho ; Gabriel da Cruz Borba de Andrade ; Hilma Helena Macedo de Vasconcelos ; Joao Batista Rosa Silva ; João Carlos de Aquino Carvalho ; kleber zuza nobrega ; Lucio Hora Acioli ; Marcelo Martinelli ; Marcio Heraclyto Gonçalves de Miranda ; Michelle Oliveira de Araújo ; Nadja Kolb Bernardes ; Paulo Alberto Nussenzveig ; Rafael Chaves Souto Araujo ; Rubens Viana Ramos ; Sandra Sampaio Vianna ; Stephen Patrick Walborn |
| Assunto(s): | Mecânica quântica Óptica quântica Informação quântica Emaranhamento quântico Comunicação quântica Computação quântica Internet |
| Palavra(s)-Chave do Pesquisador: | emaranhamento quântica | internet quântica | memórias quânticas | Óptica Quântica | processos coerentes em sistemas atômicos | Informação Quântica |
Resumo
O presente projeto busca desenvolver tecnologias que viabilizem a implementação de uma internet quântica. A internet quântica seria uma rede quântica, eventualmente de alcance global, que conectaria diversos sítios para realizar protocolos de comunicação quântica entre eles. Exemplos de protocolos simples seriam a troca quântica de chaves criptográficas e a teleportação quântica, que envolve a transmissão de estados quânticos arbitrários entre sítios distantes. A possibilidade de armazenar e processar informação localmente nos sítios da rede pode ainda levar ao desenvolvimento de protocolos ainda mais poderosos e robustos. A ideia de uma internet quântica foi bastante energizada nos últimos anos pelo sucesso chinês de realizar distribuição de emaranhamento quântico em uma escala global, entre China e Europa, utilizando um satélite desenvolvido especialmente para esse fim. Com isso, o ideal de comunicação quântica a grandes distâncias se tornou uma realidade, com consequências ainda completamente inexploradas. O presente projeto se insere nesse contexto atual de idealização e desenvolvimento de protótipos do hardware dessa internet quântica presentemente em gestação. Ele busca contribuir em diversas frentes. Uma primeira frente é o desenvolvimento de memórias quânticas acopladas à luz que permitam o armazenamento e manipulação da informação em meios materiais, e sua posterior transmissão por canais ópticos. Entre nossas metas está, por exemplo, a implementação de uma memória quântica material compatível com os fótons transmitidos pelos satélites chineses. Em uma segunda frente, buscamos avançar no escalonamento de redes quânticas locais, já envolvendo memórias atômicas quanticamente emaranhadas com estados da luz. Nessa linha, pretendemos mapear não só os desafios técnicos do problema (como eficiência das memórias, pureza dos estados quânticos, descoerência), mas também seus desafios conceituais (como entender e operar com estados e processos quânticos de crescente complexidade). Em uma terceira frente, buscaremos implementar protocolos de comunicação de crescente complexidade à medida que a escala de nossa rede aumenta. A ideia nessa frente é compreender as necessidades das aplicações específicas idealizadas para tais redes, de modo a guiar o desenvolvimento experimental com esse fim. Da mesma forma, nessa linha pretendemos contribuir para a teoria em si das redes quânticas, tentando definir seu potencial para múltiplos problemas e eventuais limitações. Em uma última frente, buscaremos ainda o desenvolvimento de hardware específico para o escalonamento de nossas redes, como armadilhas atômicas mais compactas, lasers de diodo baratos e mais estáveis, e infraestrutura de distribuição e travamento de fases ópticas entre sítios distantes. Finalmente, as possibilidades de aplicação da informação quântica são enormes, mas também enormes são os desafios para explorar esse potencial. No momento atual, para o desenvolvimento da internet quântica, há muito espaço para explorar diferentes tecnologias e processos físicos. Esperamos com esse projeto poder contribuir para esse desafio e trazer para o Brasil, de forma bastante concreta, a discussão sobre o desenvolvimento e possibilidades da futura internet quântica. (AU)
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