Um fóton ficou guardado por 180 microssegundos sem perder sua ligação quântica: cristal gelado bate recorde e aproxima memórias da internet quântica
Cristal resfriado a 3 kelvins preserva correlações quânticas por 180 microssegundos e amplia as possibilidades de comunicação por longas distâncias
Uma memória quântica conseguiu armazenar a informação de um fóton individual por 180 microssegundos, preservando correlações não clássicas com outro fóton. O experimento utilizou um cristal resfriado a apenas 3 kelvins e representa um avanço para redes capazes de transmitir informações quânticas por longas distâncias.
Como a memória quântica conseguiu armazenar um fóton por tanto tempo?
Pesquisadores do Instituto de Ciências Fotônicas (ICFO), na Espanha, desenvolveram um dispositivo que utiliza cristais de ortossilicato de ítrio dopados com íons de praseodímio. Resfriado a aproximadamente 270 graus Celsius negativos, o material permite converter a informação transportada pela luz em uma excitação coletiva dos átomos.
O resultado foi publicado em setembro de 2026 na revista Physical Review Letters. O dispositivo preservou correlações quânticas não clássicas durante 180 microssegundos, estabelecendo um marco para essa categoria específica de memória absorvente com reenfaseamento de spin. A informação armazenada pôde ser recuperada posteriormente na forma de luz.
O que os experimentos revelaram sobre a memória quântica?
A equipe produziu pares de fótons em uma fonte óptica especializada. Um deles possuía comprimento de onda adequado à transmissão por fibras de telecomunicações, enquanto o outro era compatível com o cristal. A detecção do primeiro anunciava a presença do segundo, permitindo controlar o armazenamento.
Depois de recuperar os fótons armazenados, os pesquisadores mediram correlações incompatíveis com o comportamento esperado de fontes clássicas de luz. Os principais resultados incluem:
- O cristal foi mantido próximo de 3 kelvins;
- Fótons individuais permaneceram armazenados por até 180 microssegundos;
- Pulsos clássicos produziram ecos durante aproximadamente 3 milissegundos;
- A correlação cruzada não clássica alcançou 4,6 ± 0,4;
- O intervalo de armazenamento corresponde ao tempo de propagação da luz por mais de 30 quilômetros de fibra.
Como o reenfaseamento de spin impede a perda da informação?
O armazenamento utiliza uma técnica chamada Atomic Frequency Comb, ou pente de frequências atômicas. Os pesquisadores preparam os íons para absorver luz em frequências organizadas periodicamente. Quando um fóton chega, sua informação é distribuída coletivamente entre muitos átomos, formando uma excitação que pode ser reconstruída posteriormente.
O problema é que pequenas diferenças entre os ambientes atômicos provocam perda de sincronização. Para combatê-la, a equipe utilizou uma sequência XY4 de quatro pulsos de radiofrequência, capaz de compensar parte dessas diferenças. Esse procedimento prolonga o armazenamento sem exigir que o fóton permaneça circulando dentro do cristal.
Quais evidências científicas confirmaram o novo recorde?
O trabalho foi conduzido por Alberto E. Rodríguez-Moldes, Félicien Appas, Jonathan Hänni, Jelena V. Rakonjac, Samuele Grandi e Hugues de Riedmatten, pesquisadores ligados ao ICFO. Publicado em 16 de setembro de 2026, o estudo original na Physical Review Letters demonstrou armazenamento de fótons individuais utilizando reenfaseamento de spin em uma memória absorvente.
Os autores mediram correlações entre o fóton anunciador e aquele recuperado do cristal. O resultado confirma a preservação de correlações não clássicas, mas não constitui, isoladamente, uma demonstração completa de entrelaçamento preservado durante todo o armazenamento. Essa distinção é importante para interpretar corretamente o avanço experimental.
O que diferencia os 180 microssegundos dos três milissegundos?
A pesquisa apresentou dois resultados relacionados, porém distintos. Nos testes realizados com pulsos de luz clássicos, o cristal conseguiu produzir ecos ópticos após aproximadamente três milissegundos. Esse intervalo demonstrou a capacidade do mecanismo de reenfaseamento de proteger excitações durante períodos relativamente longos.
Entretanto, a demonstração envolvendo fótons individuais e correlações não clássicas alcançou 180 microssegundos. O intervalo menor representa o resultado diretamente relevante para redes quânticas. Os dois valores não devem ser tratados como recordes equivalentes.
Como essa descoberta poderá ajudar a construir a internet quântica?
Uma das dificuldades das redes quânticas é sincronizar dispositivos separados por grandes distâncias. Quando um fóton percorre uma fibra óptica, outro sistema precisa preservar sua informação até que a comunicação seja confirmada. Memórias capazes de manter estados quânticos durante intervalos maiores podem facilitar essa sincronização.
O experimento representa um avanço para futuros repetidores quânticos, dispositivos concebidos para distribuir entrelaçamento entre pontos distantes. Entretanto, a tecnologia ainda precisa melhorar eficiência, duração e integração entre equipamentos. A demonstração de 180 microssegundos não significa que uma internet quântica esteja pronta, mas oferece um componente experimental importante para seu desenvolvimento.
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