Hologramas qunticos enviam mensagens seguras que desaparecem

Informtica

Com informações da New Scientist – 13/09/2024

Hologramas qunticos

Partculas de luz compartilhando do fenmeno quntico do entrelaamento podem ser usadas para transmitir imagens hologrficas em esquemas de comunicaes prova de espionagem.

Alm de incorporar mensagens seguras nos hologramas, o esquema permite apagar seletivamente essas mensagens ou mesmo partes delas, mesmo depois de elas terem sido enviadas.

Os sinais de luz quntica so portadores de informao inerentemente seguros, j que sua interceptao destri o frgil estado quntico usado para codificar essas informaes.

Para tirar vantagem disso sem ter que usar dispositivos volumosos, Jensen Li e colegas da Universidade de Hong Kong usaram uma metassuperfcie, um material 2D agora quase onipresente, neste caso projetado para ter propriedades especiais de manipulao da luz. Neste caso, a metassuperfcie foi projetada criar hologramas qunticos.

Os hologramas normais codificam informaes que podem ser recuperadas quando iluminadas. Por exemplo, um carto de papel hologrfico 2D revela imagens 3D quando a luz incide sobre ele no ngulo certo. Para fazer um holograma quntico, os pesquisadores codificaram a informao no estado quntico de uma partcula de luz, ou fton.

Esquema do uso dos hologramas qunticos para cifrar mensagens que podem ser apagadas mesmo depois de serem enviadas.
[Imagem: Jensen Li et al. (2024)]

Funcionamento da criptografia hologrfica

Tudo comea com um laser que faz um cristal especial emitir dois ftons entrelaados, ou seja, inextricavelmente interligados – tudo o que acontecer com um da por diante instantaneamente afetar o outro.

Os ftons viajam em caminhos separados, apenas um deles dirigindo-se metassuperfcie. L, os milhares de pequenos componentes da metassuperfcie, conhecidos como meta-tomos ou “antenas de luz”, alteram o estado quntico do fton de uma forma pr-programada, codificando nele uma imagem hologrfica.

Na verdade, o estado desse primeiro fton se torna uma superposio de hologramas, contendo simultaneamente muitas variaes possveis da mensagem – s quando a mensagem for lida, ele “colapsar” numa de suas verses.

O fton gmeo, por sua vez, vai para um filtro polarizado, que controla quais partes do holograma sero mostradas e quais vo desaparecer. Como os ftons esto entrelaados, a polarizao deste segundo afeta a imagem guardada no outro.

Por exemplo, o holograma de teste continha as letras H, D, V e A, mas adicionar um filtro para luz polarizada horizontalmente apagou a letra H da imagem final.

Ilustrao do funcionamento da metassuperfcie usada para codificar os hologramas qunticos.
[Imagem: Jensen Li et al. (2024)]

Aplicaes

Os pesquisadores afirmam que a metassuperfcie poder ser usada para codificar informaes mais complicadas nos ftons, como parte de um protocolo de criptografia quntica.

Hologramas qunticos tambm podero ser usados para gerar imagens de pequenas estruturas biolgicas, um campo em rpida expanso e que tem exigido novas tecnologias de imageamento.

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