
English: 
When we finally have a quantum internet you’ll
be able to simultaneously like and dislike
this video.
But we don’t yet.
So I hope you like it.
The world is widely regarded as being well
and truly into the digital age, also called
the information age.
No longer are economies and industries are solely
characterized by the physical goods they produce,
and in fact some of the largest companies
in the world produce no physical goods at all:
digital information is a commodity in
its own right.
As discussed in a previous episode, this worldwide
digital economy is fundamentally reliant on
certain cryptographic processes.
Currently these processes work in the realm
of classical cryptography, but one day soon
this may not be enough and so quantum cryptographic
methods and algorithms are being developed.
However, it’s one thing to design a protocol,
it’s something else entirely to build a

Portuguese: 
Quando nós finalmente tivermos uma internet quântica, você conseguirá simultaneamente dar um like e um dislike
nesse vídeo.
mas ainda não temos.
Então eu espero que você dê um like.
O mundo foi agraciado por entrar definitivamente na era digital, também chamada
a era da informação
Não mais as economias e industrias seriam caracterizadas pelos bens físicos que eles produzem,
e de fato, algumas das maiores companhias do mundo não produzem itens físicos.
Informação digital é uma comodity por direito.
Como discutimos em nosso episódio anterior, essa nova economia digital é fundamental
em processos criptográficos especificos.
Atualmente esses processos funcionam no reino da criptografia clássica, mas em breve
isso pode não ser o bastante, por isso, métodos e algoritmos quânticos estão sendo desenvolvidos.
Entretanto, uma coisa é criar um protocolo, outra completamente diferente é criar um

English: 
system to support it.
To understand what needs to be done we need
to get to the foundations of quantum mechanics
- we need to talk about quantum information
theory.
First plain-old non-quantum information theory
- the study of the creation, storage, and
transmission of information, typically in
the form of classical bits, 1’s and 0’s.
Claude Shannon started it all with his 1948
paper “A Mathematical Theory of Communication”,
which quantified the rate of digital information
that can be transferred without error given
the amount of noise in a communication channel.
Information theory has since blossomed into
a full science, ultimately connecting the
concept of information and certain fundamentals
of physics - such as entropy, and also quantum
theory.
Quantum information theory parallels classical
information theory, but instead of using classical
bits, it deals bits of quantum information
- qubits.

Portuguese: 
sistema que suporte isso.
Para entender como isso pode ser feito, precisamos entender os fundamentos da mecânica quântica
Nós precisamos falar sobre a Teoria da Informação Quântica.
Primeiro, vamos entender o inicio da teoria da informação, o estudo da criação, armazenamento
e transmissão da informação,  tipicamente em forma de bits clássicos, 1's e 0's.
Claude Shannon iniciou tudo isso com seu estudo de 1948 "Uma Teoria Matemática da Comunicação"
que quantificou a taxa de informação digital que pode ser transmitida sem erros dependendo
da quatidade de ruídos no canal de comunicação.
Desde então a teoria da informação se expandiu em uma ciência, recentemente conectando o
conceito de informação e certos fundamentos de física - como a entropia, e também a teoria quântica.
A teoria quântica da informação é similar a teoria clássica, mas ao invés de utilizar os clássicos bits,
ela lida com bits de informação quântica - os qubits.

English: 
Qubits enjoy all of the weirdness of quantum
mechanics - they can be in a superposition
of many states at once, defined only when
they are measured, two qubits can be entangled
with each other, so both of their states are
determined when one is measured; they can
even be teleported.
Qubits are also subject to some fundamental
restrictions, which I’ll get to.
Those restrictions, on top of all the weirdness,
define the challenge of transmitting and storing
quantum information.
But first, a reminder why we want to muck
around with quantum info in the first place.
First there’s the whole quantum computer
thing - in those, the ability for a qubit
to hold many simultaneous states can lead
to massive speed-ups in certain types of computing.
Partly motivated by the cryptographic-cracking
power of the quantum computer, we also want
to think about a quantum internet.
In fact we already did.
In our episode on quantum key distribution
we talked about two schemes for sharing cryptographic

Portuguese: 
Os Qubits carregam toda a esquisitice da mecanica quântica, eles podem estar em superposição
de vários estados ao mesmo tempo, definido apenas quando eles são medidos, dois qubits podem estar emaranhados
um com o outro, dessa forma ambos os estados são definidos quando ocorre uma medição. Eles podem
até se teletransportarem.
qubits também são alvos de algumas restrições fundamentais, as quais irei comentar.
Essas restrições, acima de toda a esquisitice, definem o desafio de transmissão e armazenamento
da informação quântica.
Mas primeiro, um lembrete  do porquê estamos mexendo com informação quântica pra variar.
Primeiro, tem toda aquela coisa da computação quântica - onde, a habilidade do qubit
manter tantos estados simultâneos podem levar a um GIGANTESCO avanço em certos tipos de computação.
Também motivado pelo poder de quebra de criptografias dos computadores quânticos, nós também queremos
pensar um pouco sobre a internet quântica.
que de fato, nós já fizemos.
Em nosso episódio de distribuição de chaves quânticas, nós falamos sobre dois modelos para compartilhamento criptográfico

English: 
keys that should be far more secure than classical
counterparts.
But these only work if you can actually send
entangled quantum states between parties - that
means transmitting qubits over long distances
perfectly intact.
So ultimately what is preventing from us just
setting up these networks and getting on with
it?
We can already send photons of light very
long distances using lasers or fiber optics
- and those photons are pretty quantum.
The problem is that to transmit quantum information
we have to pay attention to individual photons
- quanta of light.
To transfer classical information using light,
each bit is encoded with many photons, and
many can be lost or altered en route without
compromising the signal.
If too many photons are lost you
can just run the channel through a repeater,
which reads the signal and boosts it with
extra photons.
It’s much harder to transmit single photons
in a way that perfectly maintains their quantum
state.

Portuguese: 
chaves que podem ser MUITO mais seguras que suas versões clássicas.
Mas elas apenas funcionam se você conseguir emaranhar estados quânticos entre as partes - isso
significa transmitir qubits a uma longa distância perfeitamente intactos.
Então por fim, o que está nos impedindo de apenas configurar essas redes e ativar essa
bagaça?
Nós já conseguimos enviar fótons de luz a grandes distâncias usando lasers ou fibra óptica
e esses fótons são bem quânticos.
O problema é que para transmitir informação quântica nós temos que prestar atenção nos fótons individualmente
Quantas de Luz.
Para transferir informação clássica usando luz, cada bit é códificado com vários fótons, e
vários podem ser modificados ou alterados no caminho, comprometendo a qualidade do sinal
se muitos fótons estão sendo perdidos você pode jogar o sinal em um repetidor,
que vai ler o sinal e fortalecer ele com fótons extras.
É muito mais díficil transmitir fótons individualmente de uma forma que seu estado quântico
seja mantido.

Portuguese: 
É fundamentalmente impossível fortalecer o sinal duplicando os fótons.
Essa impossibilidade é conhecida como Teorema da Não-clonagem.
Basicamente ele diz: "Você não pode copiar perfeitamente um estado quântico e terminar
com duas cópias do mesmo estado existindo ao mesmo tempo".
Isso está conectado com a lei de conservação de informação quântica, que nós falamos antes
Isso vem do fato de que cada estado quântico deve ser
perfeitamente rastreável - estado quântico para estado quântico - ambos a frente e
atrás no tempo.
Isso impede o desaparecimento de um estado quântico, mas também a divisão em dois - ou ser copiado.
O teorema da Não-clonagem mostra que no momento que você lê um qubit, que você deve
fazer em algum momento para conseguir fazer a cópia, você incomoda o estado de tal forma que você nunca
vai ter duas cópias exatamente iguais daquele mesmo estado quântico.
Além disso, se você conseguisse copiar, você não conseguiria transmitir o emaranhamento quântico

English: 
And it’s fundamentally impossible to boost
that signal by duplicating those photons.
This impossibility is referred to as the no-cloning
theorem.
It simply states that: “you cannot take
a quantum state and copy it perfectly and end
up with two copies of the same state existing
at the same time”.
This is connected to the law of conservation
of quantum information, which we’ve talked
about before - it comes from the fact that
every quantum state in the universe must be
perfectly traceable - single quantum state
to single quantum state - both forwards and
backwards in time.
That prohibits a quantum state vanishing,
but also splitting in two - or being copied.
The no cloning theorem means that as soon
as you try to read a qubit, which you have
to do at some point to make the copy, you
disturb the state in such a way that you will
never end up with two exact copies of the
same quantum state.
Plus, even if you could copy it, you wouldn’t
really be able to transmit an entangled quantum

Portuguese: 
porquê o ato de ler o qubit para copia-lo iria destruir o emaranhamento
através de um fenômeno chamado Decoerência.
Enquanto é impossível copiar um qubit, é possível sobrescrever um - e isso pode
ser sobrescrito com exatamente o mesmo estado, mas em um local completamente diferente
Em outras palavras, qubits podem ser teletransportados.
Isso não permite comunicação mais rápida que a luz, ou teleporte de matéria porque um canal clássico de transmissão abaixo da velocidade da luz
ainda é necessário para extrair a informação.
Mas o teleporte quântico SIM permite que nós aumentemos massivamente a distância a qual nós podemos
enviar um qubit intacto.
Sem copia ou aceleração necessária.
Pense da seguinte maneira.
Duas pessoas, vamos supor Bill e Ted, estão conectados por um canal clássico e outro canal
quântico.
O canal clássico pode ser qualquer coisa - um cabo de fibra óptica, um fio de telefone,  ou uma caixa de
correios, tanto faz, desde que o canal quântico carregue o estado quântico intacto - Então

English: 
state because the act of reading in the state
to copy it would destroy the entanglement
through a phenomenon called decoherence.
While it’s impossible to copy a qubit, it
IS possible to overwrite one - and it can
be overwritten with exactly the same state
but in a completely different location.
In other words, qubits can be teleported.
This doesn’t allow faster-than-light communication nor teleportation of actual matter,
because a classical, sub-light-speed channel
is still needed to extract the information.
But quantum information DOES allow us to
massively extend the range over which we can
send an intact qubit.
No copying or boosting needed.
Think of it this way:
Two people, let’s say Bill and Ted, are
connected by a classical channel and a quantum
channel.
The classical channel can be anything - a
fibre optic cable, a telephone wire,
the Pony Express, whatever, while the quantum channel
needs to carry intact quantum states -

Portuguese: 
provavelmente fibra óptica.
Um par de partículas emaranhadas é criado, e Bill e Ted recebem cada um através do
canal quântico.
Bill tem o qubit A e Ted tem o qubit B. Agora, dizemos que Bill quer enviar uma mensagem a Ted e
essa mensagem é armazenada como o terceiro estado do qubit - qubit C. Aqui será apenas um
bit de informação, mas você pode usar mais qubits.
Para enviar essa mensagem, Bill realiza uma medição especifica em seu qubit chamada de
Medição de Bell.
Realizar essa medição simultaneamente em A e C emaranha esses qubits, mas quebra
o emaranhamento entre A e B. Entretanto qubit B precisaria estar em qualquer estado que C
estava no inicio da medição.
Vamos olhar um exemplo mais concreto - Vou tentar dar uma simplificada aqui.
Qubits A e B podem ser o estado da polarização de dois fótons.
Eles estão emaranhados então eles possuem estados opostos, vamos dizer que um é vertical e o outro

English: 
so it's probably fibre optics.
A pair of entangled particles are created,
and Bill and Ted receive one each via the
quantum channel.
Bill has qubit A and Ted has qubit B. Now,
say Bill wants to send a message to Ted, and
that message is stored as the state of a third
qubit – qubit C. That would be only one
bit of information, but you could always use
more qubits.
To send that message, Bill performs a particular
type of measurement on his qubits
called a Bell measurement - not a 'Bill' measurement.
Performing this measurement simultaneously
on A and C entangles these qubits but breaks
the entanglement between A and B. However
qubit B then has to be in whatever state C
was in prior to the measurement.
Let’s look at a more concrete example – although
I have to say that this is way oversimplified.
Qubits A and B could be the polarization states
of two photons.
They’re entangled so that they have opposite
polarization, say one is vertical the other

Portuguese: 
é horizontal.
Faça a medição em um e imediatamente você saberá o outro.
Agora Bill pega o fóton A e emaranha com o fóton C usando a medição de Bell para que
agora A e C tenham polarizações opostas.
Fóton B, que é oposto a A, precisa agora ter a mesma polarização que o fóton original C.
Nesse ponto, o estado quântico original do fóton C foi quase praticamente todo teleportado
para o fóton B. A razão disso estar incompleto é que existem mais estados quânticos
de C do que o simples aspecto da sua polarização que está fixada pelo emaranhamento.
A informação restante do estado quântico é atualmente obtida observando o resultado
do processo que gera o emaranhamento por si só.
Esse resultado da medição é codificado em dois bits clássicos, os quais Bill enviou para Ted através
do canal clássico.
Usando a informação desses dois bits, Ted pode então calibrar a medição sozinho

English: 
is horizontal.
Measure one and you immediately know the other.
Now Bill takes photon A and entangles it with
photon C using a Bell measurement so that
now A and C have opposite polarization.
Photon B, which was opposite to A, must now
be the same polarization as the original photon C.
At this point the original quantum state
of photon C, which contains the message, has been almost completely teleported
to photon B. The reason it’s an incomplete explanation
is that there is more to the quantum state
of C than simply the aspect of polarization
that is fixed by the entanglement.
The remaining information of the quantum state
is actually obtained by observing the outcome
of the process that generated the entanglement
itself.
This measurement outcome is encoded in two
classical bits which Bill sends to Ted along
the classical channel.
Using the information in these two bits Ted
can then calibrate a measurement of his own

English: 
qubit B, after which that qubit will
be in the state qubit C was at the start.
A minor technical caveat is that you we are only
using photonic qubits then it's not so easy
to perform a Bell measurement that will give
all of the information we need for this final
step, but all of this is definitely possible with matter
qubits.
Combined with a quantum key distribution protocol,
this can give a mechanism for secure communication.
It can also be used to transmit quantum information
over longer distances than we could normally
send entangled particles.
Just position repeaters along the quantum
channel between Bill and Ted.
Bill performs the above trick with the nearest
repeater, that repeater communicates with
the next repeater, and so on until we reach
Ted – who should still get a copy of the
original qubit C. In principle this can be
done without the quantum channel ever becoming
un-quantum.
Which means it stays secure.
OK, sounds easy, right? but there are complications.
It’s pretty much impossible to do all the
transmissions, entanglements, and measurements

Portuguese: 
de seu qubit B, após aquele qubit estar no estado que o qubit C estava no inicio.
Um pequeno empecilho que você pode ter usando qubits fotónicos, então não é tão fácil
de realizar uma medição de Bell que irá te dar toda a informação necessária para esse passo final
mas é definitivamente possível para qubits de matéria.
Combinados com um protoclo de distribuição de chave quântica, isso pode nos dar um mecanismo para uma comunicação segura.
Isso também pode ser usado para transmitir informação quântica por longas distâncias que nós normalmente
enviar partículas emaranhadas.
apenas posicionando repetidores através do canal quânticos entre Bill e Ted.
Bill realiza o truque acima com o repetidor mais próximo, aquele repetidor se comunica com
o próximo repetidor, e assim sucessivamente até chegar em Ted - que ainda tem uma copia do qubit C original.
A principio isso pode ser feito sem a necessidade de um canal quântico se tranformando em algo
"des-quântico."
O que significa que isso continua seguro.
Mas é, tá parecendo fácil demais né, mas pera ai que tem uns probleminhas
É praticamente impossível realizar todas as transmissões, entrelaçamentos e medições

English: 
in perfect synchrony.
Quantum states have to somehow be stored – by
Bill, by Ted, and by the repeaters in between.
This typically means transferring a quantum
state between a photon and a matter particle
– say, an electron whose up or down spin
direction can be entangled with the polarization
state of a photon.
But storing delicate quantum states for any
length of time is hard work – especially
if you don’t want insanely expensive supercooled
devices.
Experimentalists have of course come up with
a number of ingenious solutions, ranging from
storing entangled photon quantum states in
a cloud of caesium atoms, a kind of quantum
atomic disk drive, or the spin-state of a
single electron in a nitrogen atom embedded
in diamond crystal.
In the future, if entangled states can be
maintained for long periods, it may be possible
for two people to hold a large array of mutually
entangled qubits, which they could use to

Portuguese: 
em perfeita sincronia.
Estados quânticos precisam de alguma forma ser armazenados - por Bill, por Ted, e pelo repetidores no caminho.
Isso de certa forma significa transferir um estado quântico entre um fóton e uma partícula de matéria
digamos, um elétron que pode ter um spin nas direções "up" ou "down" ser emaranhado com a polarização
de um fóton.
Mas armazenar dados quânticos tão delicados e por um período indefinido é BEM TENSO
Especialmente se você não quer gastar uma grana INSANA com dispositivos de resfriamento.
Experimentalistas tem é claro criado várias soluções engenhosas, indo desde um
armazenamento de emaranhados de estados quanticos de fóton, em uma nuvem de átomos de césio, um tipo de
HD Quanticamente Atômico, ou o estado do "spin" de um eletrón em um átomo de nitrogênio emaranhado
em um cristal de diamante.
No futuro, se estados emaranhados puderem ser mantidos por longos períodos, então pode ser possível
para duas pessoas manterem uma grande quantidade de qubits entrelaçados mutualmente, os quais eles podem usar para

English: 
communicate by exchanging classical Bell measurement data.
This could also be done between many individuals
in a centralized node – a sort of quantum
switchboard.
There are also proposals for removing the
need for physical storage all together, with
repeaters that are entirely photonic.
These are great because they’re much, much
faster than repeaters that have to transfer
quantum states between photons and matter
particles.
So the current state of the art is that entangled
quantum states have been transmitted with
photons using fibre optics and lasers.
Some researchers have even succeeded in bouncing
entangled photons off a satellite.
These photons can then transfer their entangled
states into a variety of matter storage systems,
which may eventually serve as repeaters to
extend the range and connect a network of
these quantum channels.
Reliability and speed are not where we need
them to be, but the progress is fast.
We currently live in the information age,
but it’s a classical information age.

Portuguese: 
comunicar-se compartilhando dados clássicos de medição Bell.
Isso pode também ser feito entre vários individuos e um nó centralizado - um tipo de quadro de distribuição
quântico.
Também existem propostas para remover a necessidade de armazenamento físico, com
repetidores que são inteiramente fotónicos.
Isso seria ótimo, porque eles são muito, muito mais rápidos que repetidores que precisam transferir
estados quânticos entre fótons e partículas de matéria.
Então o estado atual dessa tecnologia é que o estados quânticos emaranhados são transmitidos com
fótons usando fibra ótica ou lasers.
Alguns pesquisadores tiveram sucesso em lançar fótons emaranhados fora de um satélite
Esses fótons podem então transferir seus estados emaranhados para uma variedade de sistemas de armazenamento de matéria,
o que pode eventualmente servir como repetidor para estender a distância e conectar a rede
desses canais quânticos.
Eles ainda não atingiram uma boa confiabilidade e velocidade, mas o progresso é rápido
Atualmente nos vivemos na era da informação, mas é a era da informação clássica

Portuguese: 
Nós já fomos bem longe enviando dados de 1's e 0's ao redor do mundo, mas se
nós pudessemos construir uma rede verdadeiramente quântica, nós também poderemos construir a próxima geração
de protocolos criptograficos, computadores quânticos distribuídos, como também atingir novos níveis de
sincronização de hora atômica e extrema precisão em nossos telescópios interferométricos.
A era da informação quântica está logo ali e está chegando
Eu imagino que nós vamos para a "era quântica" assim que a internet quântica nos deixar
obter vantagens das incríveis propriedades de nosso espaço-tempo quântico.
Em nosso episódio anterior nos falamos sobre Thorium e o futuro da energia nuclear
Vocês fizeram vários comentários e eu não vou traduzir todos eles, sorry!

English: 
We’ve gotten pretty far sending streams
of 1’s and 0’s round the world, but if
we could build truly quantum networks we’ll
also be able to build the next generation
of cryptographic protocols, distributed quantum
computers, as well as achieve new levels of
atomic clock synchronization and extreme precision
in our interferometric telescopes.
The quantum information age is around the
corner.
I’m guessing we’ll go with “quantum
age” - as the quantum internet enables us
to take advantage of the incredible properties
of our quantum space time.
In a recent episode we talked about Thorium
and the future of Nuclear Energy!
You guys had a lot to say.
austin holbrook says we need to do a better
job of breaking the common misconception that
nuclear power plants can explode like Atom bombs.
In fact, they cannot -  and I wished we'd a done a better job emphasizing that.
It's really, really hard to even make a critical
mass of fissile material explode like an atom
bomb - it's a very precise engineering feat.

English: 
And there's absolutely no way that a bunch of fuel
rods could do that.
Deri662 points out that proliferation is an
especially lower risk from thorium reactors
due to the fact that the U-233 bred by that
reactor is very difficult to handle in bomb-making.
That's because it decays to protactinium isotope
that itself decays to emit a very high energy
gamma ray, and that gamma radiation can fry
bomb electronics and is relatively easily
detected.
This is a good point, it's not quite foolproof
because the decay products leading to protactinium
can potentially be separated and removed.
That said, anything that raises the bar on
proliferation is good.
I feel that the greatest proliferation threat
is easy acquisition of weaponizable material
by small, crackpot outfits that probably couldn't do that separation easily.
Sam Ferguson mentions the pebble bed reactor.

English: 
Yeah, that's a good one that we had to cut
out the script due to length.
Nuclear fuel - typically uranium - is encased
in graphite balls.
The balls act as the moderator so that each
pebble emits neutrons with the correct speed
for sustaining fission in surrounding pebbles.
They all lie in a big pile and spent pebbles
are cycled out from the bottom.
It's cool because it's passively cooled by
gas flow - for example, helium.
A gas coolant means that the coolant can't boil,
like it did in Chernobyl.
And in fact the system has much higher temperature
tolerance even if the coolant escapes - natural
air circulation should keep it sub-meltdown temperature.
One problem is that it's hard to access and
inspect individual pebbles in the middle of
the pile, so cracks in the graphite can go
undetected.
Still, it seems a lot safer than a traditional
light-water reactor.
TACCOFSX asks why the absorption of neutrons
transform U-238 into Pu-239.
Yeah, I breezed over that point.

English: 
Absorption of a neutron by itself doesn't
change the element type - just the isotope.
So U-238 turns to U-239, still with 92 protons.
But U-239 is unstable and the extra
neutron quickly decays into a proton, emitting
an electron and a neutrino, bumping it one
up on the periodic table.
This is a common process, and it's how all
the so-called trans-uranic elements get created
in fission reactors.
Cory Johnson notes that this discussion about
thorium reactors is moot...
Because Fusion reactors are only 20 years
away.
For those who don't find that hilarious, let
me pedantically explain Cory's joke: fusion
has been projected to be 20 years away for
50 or so years.
KowashiHitori points out that Wind and solar
won't build battlemechs... just saying.
Now, this is a very important point.

English: 
Funnies aside, you can't run an energy-hungry
compact vehicle on solar or batteries for
very long.
Battlemechs, submarines, spaceships, DeLorean
time machines - nuclear is probably the easiest
option for the badass vehicles of the future.
