🔒 Um protocolo de criptografia quântica integrando uma memória quântica

Cientistas conseguiram adicionar uma camada de armazenamento quântico em um protocolo de criptografia, uma etapa indispensável para o uso concreto das propriedades de criptografia oferecidas pela mecânica quântica.

As memórias quânticas estão destinadas a desempenhar um papel central nas futuras redes quânticas, pois permitem armazenar e recuperar a informação sob demanda. Se sua utilidade para a distribuição de emaranhamento e comunicações de longa distância está bem estabelecida, seu potencial vai muito além deste quadro.


Pesquisadores e pesquisadoras acabam de demonstrar pela primeira vez que uma memória quântica pode ser integrada em um protocolo de criptografia. Esta demonstração é o resultado de uma colaboração frutífera entre dois projetos do PEPR quântico, o projeto QMemo e o projeto QCommTestBed.

O protocolo escolhido é o da "moeda quântica", proposto há quase quarenta anos por Stephen Wiesner e garantindo uma infalsificabilidade completa para notas bancárias que utilizam este protocolo de validação. A inovação maior reside aqui na introdução de uma etapa de armazenamento: o "cartão quântico" do cliente é conservado em uma memória antes de ser utilizado. As primeiras demonstrações de moeda quântica eram essencialmente provas de princípio realizadas em tempo real, sem etapa de armazenamento.

Ora, para que uma nota ou um cartão quântico possa ser utilizado efetivamente — por exemplo para um pagamento diferido ou verificado à distância — é necessário integrar uma memória assegurando a conservação temporária dos estados quânticos. Este resultado só foi possível graças às performances inéditas da memória implementada - um conjunto de átomos de césio resfriados por laser - combinando uma eficiência de armazenamento muito elevada e um ruído extremamente baixo. Estas performances permitem garantir os limiares de segurança requeridos para aplicações futuras, e que até agora permaneciam fora de alcance.

Este avanço mostra que as memórias quânticas atingiram agora um grau de maturidade que permite considerar sua implantação em aplicações concretas. Elas não se limitam mais a um papel de preservação da informação nos repetidores quânticos, mas tornam-se, progressivamente, ferramentas versáteis para as redes quânticas. Estes resultados são publicados na revista Science Advances.