Poderíamos usar a comunicação quântica para falar com alienígenas?
A comunicação quântica oferece um caminho mais seguro para enviar uma mensagem interestelar, além de receber uma. Mas podemos fazê-lo?
- Ainda temos que ouvir de qualquer civilização fora do planeta Terra. Talvez não haja nada lá fora. Mas talvez não estejamos ouvindo da maneira correta.
- A comunicação quântica usa a natureza quântica da luz para enviar uma mensagem.
- Se podemos usar tal método de comunicação ainda não se sabe. Mas, apesar dos desafios envolvidos, pode ser uma maneira muito eficaz de enviar uma mensagem interestelar.
Voltamos nossos ouvidos para o espaço em busca de civilizações extraterrestres . Ouvimos, esperamos e até agora não ouvimos nada.
Talvez ninguém esteja lá. Ou talvez não estejamos ouvindo da maneira certa.
É o que sugerem Arjun Berera e Jaime Calderón-Figueroa, da Universidade de Edimburgo. Eles propõem que as mensagens que viajam pelo espaço podem fazer uso da natureza quântica da luz. Os pesquisadores exploraram essa possibilidade e publicaram suas descobertas em Revisão Física D em 28 de junho.
Telefonar com fotões
O Universo é um lugar muito grande. Com nossa compreensão atual da ciência, levaria gerações para alcançar estrelas próximas. Mas se o que queríamos era simplesmente enviar uma mensagem através da extensão, por que não enviá-la na velocidade mais rápida possível – a velocidade da luz?
A maioria de nossas buscas por vida inteligente entre as estrelas se concentrou na radiação eletromagnética. Normalmente sintonizamos as regiões de rádio ou ópticas do espectro eletromagnético - as ondas de rádio podem viajar facilmente através de poeira e gás no espaço . Outros propuseram que lasers pulsantes no céu pode ser uma maneira inteligente de enviar uma mensagem para qualquer civilização que esteja ouvindo. De qualquer forma, sempre que procuramos comunicações de civilizações extraterrestres, procuramos esse tipo de artifício não natural.
Sabemos que uma mensagem pode ser codificada nas propriedades da própria radiação eletromagnética — no formato . Fazemos isso na Terra o tempo todo quando usamos rádios, telefones celulares e wi-fi.
Berera e Calderón-Figueroa propõem outra forma de enviar informações: usando as propriedades quânticas dos fótons. Em vez de depender da forma como a radiação eletromagnética viaja – como uma onda – podemos usar fótons como partículas. A informação pode ser codificada nos estados quânticos dessas partículas.
Inscreva-se para receber histórias contra-intuitivas, surpreendentes e impactantes entregues em sua caixa de entrada todas as quintas-feirasComo é que isso funciona?
Um método de comunicação quântica é através do teletransporte quântico. Isso usa três bits quânticos, ou qubits, a principal unidade de informação quântica. Partículas tradicionais, quando contêm informações, podem ser, digamos, 1 ou 0. Qubits, como partículas quânticas, podem ser tanto 1 e 0 até que alguém os observe.
No teletransporte quântico, dois dos três qubits estão emaranhados. Portanto, quando um é medido como 1, o outro também seria 1. Com efeito, as partículas têm o mesmo estado, não importa onde estejam no Universo.
não é o teletransporte de partículas reais, mas sim da informação que essas partículas contêm. Para ver como funciona, imagine dois qubits emaranhados compartilhado entre duas pessoas. A primeira pessoa não pode copiar exatamente todos os aspectos de seu qubit e enviá-lo para a segunda pessoa - essa cópia é proibido no mundo quântico . Em vez disso, o remetente pode deixar seu qubit interagir com o qubit número 3. Ele então envia os resultados dessa interação para o receptor de maneira clássica, o que significa que a comunicação não pode se mover mais rápido que a velocidade da luz. Uma vez que esta informação é recebida, a segunda pessoa pode ter seu próprio qubit interagindo com o qubit número 3, recuperando a mensagem.
Este conceito tem implicações muito além da comunicação com extraterrestres. Cada qubit é uma superposição de 1 e 0. Uma vez observado, no entanto, ele colapsa em um valor específico. Esse comportamento significa que assim que alguém interceptar a mensagem, o remetente saberá. As comunicações quânticas são, portanto, incrivelmente seguras e promissoras para todos os tipos de aplicativos - de finanças a segurança nacional e proteção de identidade pessoal.
Os autores afirmam que uma mensagem interestelar construída dessa maneira pode conter uma enorme quantidade de informações. Imagine que você envia uma mensagem contendo n número de qubits. “Uma função de onda quântica composta por n qubits em princípio poderiam conter uma combinação linear de todos esses 2n estados”, o autores dizem . Em outras palavras, uma mensagem pode ter 2 n estados.
No entanto, atualmente não sabemos como extrair as informações. Berera e Calderón-Figueroa apontam que, uma vez observada a mensagem, a função de onda entra em colapso em um determinado estado e o restante da mensagem é perdido. Pode haver uma maneira de extrair mais informações da mensagem usando operadores quânticos, e essa é uma área ativa de pesquisa dentro da computação quântica.
Hi-fi, comunicações quânticas coerentes
Para que a comunicação quântica transmitisse dados em distâncias interestelares, a mensagem precisaria permanecer viável. Para conseguir isso, os autores dizem que duas coisas precisam acontecer: a mensagem precisa evitar a decoerência e manter a alta fidelidade.
A decoerência é um problema quando se trata de comunicações quânticas. Se uma mensagem interagisse com o ambiente de tal forma que este a “observasse”, a função de onda entraria em colapso e a informação na mensagem seria perdida. A decoerência pode vir de todos os tipos de coisas no espaço, incluindo campos gravitacionais, gás e poeira e a radiação das estrelas. O espaço é quase todo vazio, mas quanto mais longe a mensagem viajar, maior a chance de interagir com algo que a decomponha.
A fidelidade também é importante em uma mensagem quântica. Assim como quando brincávamos de “telefone” quando crianças, passando uma mensagem por uma corrente de amigos sussurrando no ouvido da pessoa ao lado, queremos que a mensagem permaneça constante enquanto viaja por longas distâncias.
Em distâncias relativamente curtas, a decoerência pode ser um desafio gerenciável, calculam os autores. Eles consideram a fidelidade mais importante: se estamos recebendo uma mensagem de alienígenas, queremos ter certeza de que estamos traduzindo a mensagem correta. Certas bandas do espectro são melhores que outras para manter a fidelidade. Também poderíamos tentar “adivinhar” o estado inicial da mensagem e sua fonte. Se fizéssemos isso, poderíamos reconstruir a mensagem e recuperar a fidelidade perdida.
Resta saber se podemos ou não realmente fazer isso. Mas se pudermos aprender como o espaço afeta as comunicações quânticas, poderíamos usar esse método em nossas explorações do espaço próximo – da Lua ao Sistema Solar externo.
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