Pesquisadores do Institut des NanoSciences de Paris, do Laboratório Kastler Brossel e da Universidade de Glasgow desenvolveram um método inovador que torna um meio dispersor transparente apenas para informações transportadas por pares de fótons emaranhados, enquanto o mesmo meio permanece completamente opaco à luz clássica.

Seus trabalhos foram publicados nas revistas Optica (otimização) e Nature Physics (transmissão seletiva de imagens).

Transmitir informações espaciais com fidelidade, como a imagem de um objeto, é um grande desafio na óptica moderna. No entanto, essa tarefa se torna complexa assim que a luz atravessa meios desordenados, como tecidos biológicos, turbulência atmosférica ou fibras ópticas multimodo. Nesses ambientes, a dispersão embaralha as informações, tornando a imagem final completamente ilegível.

Para contornar esse fenômeno, as técnicas de modelagem de frente de onda surgiram como ferramentas poderosas. Ao modular a fase da luz usando moduladores espaciais de luz (SLMs), elas podem compensar os efeitos de dispersão e refocalizar a luz, seja ela clássica ou quântica.

Até agora, porém, esses métodos simplesmente invertiam o processo de dispersão sem explorar a natureza quântica da luz. Contudo, a óptica quântica oferece uma estrutura fundamentalmente mais rica do que sua contraparte clássica, baseando-se em uma "dupla linearidade" que oferece soluções de transmissão antes inacessíveis. Explorando essa propriedade, uma equipe de pesquisa propõe um método baseado nas correlações espaciais de pares de fótons emaranhados para superar a desordem óptica e transformar o meio complexo em um filtro seletivo capaz de discriminar entre informações clássicas e quânticas. O emaranhamento, portanto, atua como uma chave física única para navegar pelo caos.

O experimento envolve a otimização de uma máscara de fase no SLM (Modulador Espacial de Luz) para preservar especificamente as correlações espaciais de fótons emaranhados após sua propagação através do meio dispersor. Essa abordagem leva a soluções físicas impossíveis de obter usando métodos de otimização clássicos. Ela se baseia em uma propriedade única do emaranhamento: a preservação das correlações entre diferentes bases ópticas (neste caso, a base de imagem de entrada e a base específica do meio dispersor). Assim, as correlações espaciais dos pares de fótons (a imagem transmitida) são preservadas na saída, enquanto a luz clássica, submetida à mesma mudança de base, tem sua informação sistematicamente destruída.

Ao transformar a desordem óptica em um filtro seletivo capaz de discriminar entre informação clássica e quântica, este estudo marca uma virada conceitual: meios complexos deixam de ser meros obstáculos a serem superados e se tornam componentes ativos e programáveis. No campo das comunicações seguras, essa discriminação física abre perspectivas extremamente promissoras.

A longo prazo, essa estratégia poderá inspirar novas técnicas de imagem em tecidos biológicos, dispensando os cálculos complexos necessários para inverter o processo de espalhamento. Por fim, o próprio processo de otimização poderá auxiliar na resolução de certas classes de problemas de otimização considerados "difíceis", uma vez que se assemelha à minimização da energia de um sistema físico complexo descrito por um Hamiltoniano com interações de múltiplos spins.