Os pesquisadores descobriram um método para contornar o antigo “teorema da não clonagem” na mecânica quântica, permitindo efetivamente a duplicação de informações quânticas sob condições específicas. A descoberta, liderada por Achim Kempf, da Universidade de Waterloo, demonstra que os qubits – as unidades fundamentais da computação quântica – podem ser clonados, desde que a informação seja encriptada com uma chave de desencriptação de utilização única.
O Teorema da Não Clonagem e seus Limites
Durante décadas, o teorema da não clonagem tem sido a pedra angular da física quântica. Estabelecido pela primeira vez na década de 1980, afirma que um estado quântico desconhecido não pode ser copiado perfeitamente. Qualquer tentativa de medir e replicar a informação destrói inerentemente as frágeis propriedades quânticas que a tornam valiosa. Este princípio sustenta muitos protocolos de criptografia quântica, garantindo que os dados não possam ser interceptados e duplicados sem detecção.
No entanto, a equipe de Kempf encontrou uma solução alternativa: criptografar as informações quânticas antes de copiá-las. A chave de criptografia é única e descartável, o que significa que apenas uma cópia clara e não criptografada do qubit pode existir a qualquer momento – preservando a compatibilidade com a intenção do teorema original.
Como funciona a clonagem criptografada
A descoberta resultou de uma investigação sobre Wi-Fi quântico, conceito anteriormente considerado impossível devido ao teorema da não clonagem. A equipe percebeu que flutuações aleatórias (ruído) no sistema agiam como um mecanismo natural de criptografia, embaralhando a mensagem original e permitindo um processo de descriptografia reversível. Ao explorar intencionalmente esse ruído, eles desenvolveram um protocolo para criar múltiplas cópias criptografadas.
O método foi testado em um computador quântico IBM Heron real, gerando com sucesso centenas de clones criptografados de qubits únicos. A equipe estima que poderiam produzir mais de 1.000 antes que as taxas de erro se tornassem proibitivas.
Implicações para computação e armazenamento quântico
Essa inovação tem implicações significativas para o armazenamento e a computação em nuvem quântica. Como explica Kempf, a técnica reflete os sistemas tradicionais de redundância de dados, como o Dropbox, onde os arquivos são replicados em vários servidores para evitar a perda de dados.
“Se você enviar um arquivo para o Dropbox, ele salvará seus dados pelo menos três vezes em três computadores diferentes que estão separados geograficamente, de modo que se um for atingido por um incêndio e o outro por uma inundação, há uma boa chance de o terceiro sobreviver. Costumava-se pensar que você não pode fazer isso com informações quânticas, porque não pode cloná-las. Mas o que mostramos é que você pode fazer isso.”
É realmente clonagem?
Alguns especialistas, como Aleks Kissinger, da Universidade de Oxford, argumentam que esta não é uma clonagem verdadeira, mas sim uma redistribuição inteligente do estado quântico. O processo não cria cópias idênticas e independentes; em vez disso, espalha as informações entre várias partes, com apenas uma capaz de recuperá-las totalmente.
Kempf reconhece a nuance, chamando-a de “clonagem criptografada” – um refinamento, e não uma violação, do teorema original. A principal conclusão é que, embora a duplicação perfeita continue impossível, a replicação segura da informação quântica é agora comprovadamente alcançável.
Esta descoberta ressalta a evolução da compreensão da mecânica quântica e suas aplicações práticas. Embora o método não quebre as leis fundamentais da física, ele amplia as possibilidades de construção de sistemas quânticos mais robustos e confiáveis.
