Os militares dos EUA querem proteger a Internet, tornando-a mais quântica

Os militares dos EUA lançaram uma iniciativa para determinar como os dispositivos e partículas quânticas podem fortalecer as redes de comunicações tradicionais – como as que constituem a Internet – para as tornar mais seguras.

As redes quânticas que compartilham informações através dos estados quânticos das partículas são extremamente seguras. Por exemplo, as mensagens transportadas por estes estados não podem ser copiadas secretamente, graças às propriedades da física quântica. Portanto, diversas redes de comunicação quântica foram construídas ao redor do mundo.

Mas uma Internet quântica completa é dificultada porque não sabemos como fazer funcionar alguns dispositivos importantes. Em vez de esperar que todas as perguntas sejam respondidas, a Agência de Projectos de Investigação Avançada de Defesa dos EUA (DARPA) iniciou um programa para identificar os benefícios a curto prazo de tornar as redes de comunicações existentes mais quânticas.

Mais importante ainda, o objetivo da agência é identificar adições quânticas que serão práticas e úteis no futuro próximo, disse ele. Allyson O’Briengerente de programa da DARPA Redes Quânticas Aumentadas (QuaNET). “Não podemos simplesmente tornar tudo quântico”, disse ele.

Em agosto, a equipe QuANET se reuniu para um hackatona culminando em uma demonstração no mundo real: a luz introduzida em um estado quântico especial é usada para transmitir imagens como o logotipo da DARPA e um simples gráfico de um gato. O melhor de tudo é que os primeiros testes desta rede aumentada quântica alcançaram taxas de bits altas o suficiente para transmitir vídeo de alta definição.

O’Brien disse que o estado quântico desta demonstração é apenas um exemplo de uma série de estados quânticos que estão sendo explorados pelo programa QuANET. Os investigadores também estão a trabalhar no “hiperemaranhamento”, no qual várias propriedades da luz seriam ligadas entre si através de ligações de emaranhamento quântico inseparáveis. Os primeiros modelos matemáticos sugerem que o hiperemaranhamento poderia ajudar a codificar informações mais seguras em menos sinais de luz, reduzindo assim os recursos exigidos pelas redes quânticas.

Do outro lado do espectro, a equipe está explorando maneiras de fazer com que a luz em seus tecidos não seja estritamente quântica, mas sim semelhante à quântica. Isto envolve transmitir algumas das propriedades de um estado quântico à luz sem forçar uma mudança fundamental completa em seu caráter físico.

Os pesquisadores da QuANET também estão desenvolvendo placas de interface de rede quântica, um componente que pode ser conectado a um dispositivo de comunicação para que o dispositivo possa enviar e receber sinais quânticos.

Existem muitas questões em aberto sobre a utilidade destas intervenções e em que fase e nível de concepção da rede são mais bem aplicadas. Mas O’Brien diz que o QuANET reúne físicos quânticos, engenheiros elétricos e especialistas em redes para responder a essas questões da forma mais realista possível.

“Redes quânticas não resolverão tudo”, disse ele José Lucas na Universidade Purdue, em Indiana. Eles se destacam apenas em algumas tarefas, e a maneira mais eficiente de executá-los ainda inclui alguns dispositivos de rede tradicionais. “O futuro é que as redes quânticas terão que ser automaticamente integradas às redes clássicas”, disse Lukens. Na sua opinião, isto faz com que programas como o QuANET valham a pena – apesar das muitas questões sobre como melhorar quanticamente a infra-estrutura da Internet que já temos tão bem e amplamente difundida.

Seria muito bem-sucedido se o programa desenvolvesse um sistema onde os usuários pudessem, às vezes, mudar para o “modo quântico” altamente seguro em seus dispositivos. Dessa forma, todos podemos aproveitar esse aumento sem precisar saber nada sobre as leis da física quântica, disse Lukens.