Uma equipe de pesquisadores da QuTech na Holanda relata a realização da primeira rede qua¢ntica de vários nós, conectando três processadores qua¢nticos. Além disso, eles conseguiram uma demonstração de prova de princa­pio dos principais protocolos de rede qua¢ntica. Suas descobertas marcam um marco importante em direção a  futura internet qua¢ntica e agora foram publicadas na Science .

O poder da Internet éque ela permite que quaisquer dois computadores na Terra se conectem. Hoje, pesquisadores em muitos laboratórios ao redor do mundo estãotrabalhando em direção a s primeiras versaµes de uma internet qua¢ntica - uma rede que pode conectar quaisquer dois dispositivos qua¢nticos , como computadores qua¢nticos ou sensores, a grandes distâncias. Enquanto a Internet atual distribui informações em bits que podem ser 0 ou 1, uma futura Internet qua¢ntica fara¡ uso de bits qua¢nticos que podem ser 0 e 1 ao mesmo tempo.

"Uma internet qua¢ntica abrira¡ uma gama de novas aplicações, desde comunicação inquebra¡vel e computação em nuvem com total privacidade do usua¡rio atécontrole de tempo de alta precisão", disse Matteo Pompili, Ph.D. aluno e um membro da equipe de pesquisa. "E como com a Internet há40 anos, provavelmente existem muitos aplicativos que não podemos prever agora."

Os primeiros passos em direção a uma internet qua¢ntica foram dados na última década ao conectar dois dispositivos qua¢nticos que compartilhavam um link fa­sico direto. No entanto, ser capaz de transmitir informações qua¢nticas por meio de nosintermediários (ana¡logos aos roteadores na Internet cla¡ssica) éessencial para a criação de uma rede qua¢ntica escala¡vel. Além disso, muitos aplicativos qua¢nticos promissores da Internet dependem de bits qua¢nticos emaranhados distribua­dos entre vários nós. O emaranhamento éum fena´meno observado em escala qua¢ntica, fundamentalmente conectandopartículas em pequenas e mesmo em grandes distâncias. Ele fornece aos computadores qua¢nticos seu enorme poder computacional e éo recurso fundamental para o compartilhamento informações qua¢nticas sobre a futura internet qua¢ntica. Ao realizar sua rede qua¢ntica no laboratório, uma equipe de pesquisadores da QuTech - uma colaboração entre a Delft University of Technology e a TNO - éa primeira a conectar dois processadores qua¢nticos por meio de um na³ intermediário e a estabelecer um emaranhamento compartilhado entre vários sistemas auta´nomos processadores qua¢nticos .

Uma caracterí­stica importante da rede éque ela anuncia a conclusão bem-sucedida desses protocolos (intrinsecamente probabila­sticos) com um sinal de "bandeira". Esse anaºncio écrucial para a escalabilidade, pois em uma futura internet qua¢ntica muitos desses protocolos precisara£o ser concatenados. “Uma vez estabelecidos, pudemos preservar os estados emaranhados resultantes, protegendo-os do rua­do”, diz Sophie Hermans, outro membro da equipe. "Isso significa que, em princa­pio, podemos usar esses estados para distribuição de chaves qua¢nticas, computação qua¢ntica ou qualquer outro protocolo qua¢ntico subsequente."

Esta primeira rede qua¢ntica baseada em emaranhamento fornece aos pesquisadores um ambiente de teste exclusivo para o desenvolvimento e teste de hardware, software e protocolos qua¢nticos de internet. "A futura internet qua¢ntica consistira¡ em inconta¡veis ​​dispositivos qua¢nticos e nosintermediários", disse Ronald Hanson, que liderou a equipe de pesquisa. "Os colegas da QuTech já estãoolhando para a compatibilidade futura com as infraestruturas de dados existentes." No devido tempo, a abordagem de prova de princa­pio atual serátestada fora do laboratório na fibra de telecomunicações existente - no Quantum internet Demonstrator da QuTech, cujo primeiro link metropolitano estãoprogramado para ser conclua­do em 2022.

No laboratório, os pesquisadores se concentrara£o em adicionar mais bits qua¢nticos a  sua rede de três nose adicionar camadas de software e hardware denívelsuperior. Pompili: "Depois que todas as camadas de interface e controle de altonívelpara operar a rede forem desenvolvidas, qualquer pessoa serácapaz de escrever e executar um aplicativo de rede sem precisar entender como os lasers e criostatos funcionam. Esse éo objetivo final."