A Física Moderna permitiu não apenas o entendimento de fenômenos que a Física Clássica não era capaz de explicar, mas também tornou viável o avanço de algumas áreas da tecnologia com o conhecimento da Mêcanica Quântica, como a comunicação.

Para a comunicação quântica acontecer com sucesso, algumas dificuldades devem ser superadas devido à grande fragilidade da informação quântica. Para isso, o nó atômico, menor unidade de memória nesse sistema, deve ser colocado em uma cavidade óptica, composta de dois espelhos colocados a uma curta distância um do outro, para quando o fóton, responsável pela troca da informação, chegar, ser refletido milhares de vezes, garantindo que o átomo irá recebê-lo. Além disso, é necessário assegurar que apenas um fóton seja emitido por vez.

Após esses procedimentos, os nós devem ser conectados e o processo de troca de informações iniciado. Caso seja verificado que a informação chegou com eficiência, e acima de tudo corretamente, então a comunicação foi bem sucedida. Apesar da construção complexa, algumas redes quânticas primárias foram desenvolvidas, provando que é possível seu funcionamento com o uso das atuais fibras ópticas. A primeira delas foi construída por cientistas do instituto alemão Max Planck.

Figura 1: Representação de uma rede quântica primária

Um dos fatores que tornam a rede quântica vantajosa em relação à clássica está relacionado à informação trocada: enquanto um bit clássico pode possuir valor 1 ou 0, um bit quântico, ou qubit, pode possuir também os dois valores simultaneamente devido a um fenômeno chamado “superposição coerente”. Isso permitiria uma transmissão de dados em altíssima velocidade, com uma largura de banda muito além dos padrões atuais.

O mais importante neste método de comunicação é a sua segurança. Por mais que seja possível interceptar a transmissão, não há maneiras de descobrir o código sem que o emissor e o receptor saibam da tentativa. Isso é possível graças a um comportamento estatístico dos sistemas quânticos, que deu origem ao Paradoxo de Einstein-Podolsky-Rosen ou Paradoxo EPR.

Figura 2: Exemplo do Paradoxo EPR

Na primeira parte da imagem se tem uma fonte de luz, um filtro horizontal e em seguida um vertical. É perceptível que ao passar pelo segundo filtro, nenhum feixe de luz seguirá adiante. Na segunda parte da imagem, há um filtro diagonal entre o horizontal e o vertical. Com uma visão realista, não se espera que existam feixes de luz atravessando o filtro vertical. De acordo com a mecânica quântica, não haverá feixes de luz atravessando o filtro vertical na primeira situação, mas haverá na segunda.

No contexto da comunicação quântica, a mensagem é enviada por meio de uma sequência de fótons com polarização conhecida pelo receptor. Após o recebimento dos fótons, o receptor informa ao emissor quais passaram por seus filtros, e despreza os que não passaram. Assim, se o emissor enviou um fóton polarizado horizontalmente e o receptor o detectou com um filtro vertical, será possível saber que a mensagem foi interceptada com um filtro diagonal, pois como foi visto na imagem anterior, é a única maneira de fazer um fóton emitido com polaridade horizontal passar pelo filtro vertical ao chegar no receptor.

O próximo passo é tornar o experimento atual em uma rede quântica de larga escala, que possa possuir mais nós atômicos e que tenha um alcance significativo, visto que os pontos da primeira rede estavam separados por 21 metros e a maior distância já atingida é de 1,6 quilômetro. É uma questão de tempo para que as expectativas futuristas se tornem realidade.