Gaithersburg, Estados Unidos.- Un equipo de científicos del National Institute of Standards and Technology (NIST) consiguió distribuir fotones entrelazados a través de 62 kilómetros de fibra óptica convencional, en una prueba realizada bajo condiciones mucho más cercanas a las de una red real, lo que significa un paso importante para el internet cuántico y su desarrollo fuera de los laboratorios.
Redes cuánticas fuera del laboratorio: científicos logran superar las perturbaciones de la fibra óptica convencional
Los resultados se dieron a conocer en Journal of Optical Communications and Networking, y representan un avance para el desarrollo de futuras redes cuánticas. Hasta el momento, una buena parte de las demostraciones de comunicaciones cuánticas se habían realizado en entornos controlados, donde las condiciones de las fibras podían mantenerse estables.
El internet cuántico supera su primera prueba real y abre paso a comunicaciones más avanzadas
Los investigadores liderados por Thomas Gerrits sometieron el sistema a las perturbaciones habituales de una infraestructura de telecomunicaciones. Aun así, lograron mantener las propiedades cuánticas necesarias para distribuir los fotones entrelazados entre instalaciones del NIST y la Universidad de Maryland.
El desarrollo de un internet cuántico enfrenta un problema fundamental: los estados cuánticos son extremadamente sensibles a las alteraciones del entorno. Una fibra óptica convencional puede transportar grandes cantidades de información sin que pequeñas vibraciones o variaciones de temperatura supongan un problema significativo. En una comunicación cuántica, en cambio, esas perturbaciones pueden modificar las propiedades de los fotones y provocar la pérdida de la información cuántica.
En el experimento, los científicos utilizaron la polarización de los fotones para codificar la información. La orientación del campo eléctrico de la luz puede cambiar ligeramente cuando una fibra se mueve o experimenta variaciones de temperatura. Mantener estable la señal cuántica a lo largo de 62 kilómetros de fibra expuesta al entorno supone una prueba especialmente exigente. Uno de los autores del estudio Yicheng Shi, describió el experimento como una prueba de estrés para los sistemas de redes cuánticas. El fin era comprobar si la tecnología podía funcionar incluso cuando los investigadores no tenían un control absoluto sobre las condiciones del recorrido.
¿Qué es el internet cuántico?
El internet cuántico no consiste en reemplazar la red actual para navegar por internet, enviar correos electrónicos o reproducir videos. Su propósito seria conectar ordenadores, sensores y otros dispositivos cuánticos, permitiendo compartir información y estados cuánticos entre diferentes ubicaciones.
Una de las tecnologías fundamentales para conseguirlo es el entrelazamiento cuántico. Dos partículas pueden quedar vinculadas mediante una correlación entre sus estados, incluso cuando se encuentran separadas físicamente. Esto no significa que sea posible enviar información de manera instantánea ni superar la velocidad de la luz. Para transmitir información mediante protocolos de comunicación cuántica se siguen necesitando canales clásicos. El entrelazamiento, sin embargo, puede transformase en una herramienta fundamental para conectar distintos dispositivos cuánticos.
¿Qué aplicaciones tiene el internet cuántico?
Una de las aplicaciones más conocidas de las redes cuánticas está vinculada con la criptografía cuántica. Algunos protocolos permiten detectar si un tercero intenta interceptar una comunicación, debido a que una medición no autorizada puede alterar el estado cuántico utilizado para transmitir la información. Esto no se refiere a que una futura red cuántica sea imposible de ser hackeada. La seguridad dependerá también de los dispositivos, protocolos y sistemas clásicos que acompañen a la infraestructura. Su ventaja es que determinadas maneras de espionaje pueden hacerse detectables gracias a las propiedades de la física cuántica.
El internet cuántico supera su primera prueba real y abre paso a comunicaciones más avanzadas
El experimento del NIST no establece un récord de distancia para el entrelazamiento cuántico. Existen demostraciones que han alcanzado distancias mucho mayores mediante satélites y condiciones diferentes. Su relevancia está en otro aspecto: demuestra que los estados cuánticos pueden distribuirse de manera que la infraestructura terrestre convencional expuesta a las condiciones del mundo real.
Redes de este tipo en un futuro podrán utilizarse para conectar ordenadores cuánticos situados en diferentes lugares y permitir que trabajen me manera coordinada. También podrían facilitar sistemas de medición distribuidos, como redes de sensores o incluso telescopios separados que comparten información cuántica.
El experimento demuestra que uno de los principales impedimentos para sacar las comunicaciones cuánticas del laboratorio pude comenzar a superarse: conseguir que los delicados estados cuánticos sobrevivan al mismo entorno en el que funcionan las redes de telecomunicaciones actuales.
Fuente: Tribuna del Yaqui