Transmitir información a largas distancias y a una velocidad nunca antes vista gracias a la teletransportación cuántica, formaba parte de la ciencia ficción hace unas décadas, pero hoy está a punto de hacerse realidad.
Los científicos se están acercando a hacer posible una Internet cuántica súper segura y súper rápida: ahora han podido “teletransportar” información cuántica de alta fidelidad a una distancia total de 44 kilómetros.
Tanto la fidelidad de los datos como la distancia de transferencia son cruciales cuando se trata de construir una Internet cuántica real y funcional, y avanzar en cualquiera de estas áreas es motivo de celebración para quienes están construyendo nuestra red de comunicaciones de próxima generación.
En este caso, el equipo logró un nivel de fidelidad (precisión de datos) superior al 90 por ciento con su información cuántica, además de enviarla a través de extensas redes de fibra óptica similares a las que forman la columna vertebral de nuestra Internet existente.
Panagiotis Spentzouris, físico del laboratorio de aceleración y física de partículas Fermilab con sede en el Instituto de Tecnología de California (Caltech), dijo en un comunicado:
“Estamos encantados con estos resultados. Este es un logro clave en el camino hacia la construcción de una tecnología que redefinirá la forma en que realizamos la comunicación global”.
La tecnología de Internet cuántica utiliza qubits; partículas no medidas que permanecen suspendidas en una mezcla de estados posibles, como dados giratorios, que aún no se han asentado.
Los qub que se presentan unos a otros tienen sus identidades “entrelazadas” de formas que se vuelven obvias una vez que finalmente se miden. Imagínese estos qubits entrelazados como un par de dados: si bien cada uno puede aterrizar en cualquier número, ambos están garantizados para sumar siete sin importar qué tan lejos estén. Los datos de una ubicación reflejan instantáneamente los datos de otra.
Mediante la disposición inteligente de entrelazar tres qubits, es posible forzar el estado de una partícula a adoptar la “tirada de dados” de otra a través de su pareja mutuamente entrelazada. En la tierra cuántica, esto es tan bueno como convertir una partícula en otra, teletransportando su identidad a una distancia en un abrir y cerrar de ojos.
Sin embargo, el entrelazamiento aún debe establecerse al principio y luego mantenerse a medida que los qubits se envían a su destino final a través de fibras ópticas (o satélites).
Sin embargo, la naturaleza delicada e inestable de la información cuántica hace que sea complicado transmitir fotones entrelazados a largas distancias sin interferencias. Las fibras ópticas más largas simplemente significan más oportunidades para que el ruido interfiera con los estados entrelazados.
En total, las longitudes de fibra utilizadas para canalizar cada codo se sumaron a 44 kilómetros, estableciendo un nuevo límite a la distancia a la que podemos enviar qubits entrelazados y seguir utilizándolos con éxito para teletransportar información cuántica.
Nunca antes se ha demostrado que funcione a una distancia tan larga con tanta precisión, y acerca una red cuántica del tamaño de una ciudad a la realidad, aunque todavía quedan años de trabajo por delante para hacerlo posible.
Spentzouris dijo:
“Con esta demostración estamos empezando a sentar las bases para la construcción de una red cuántica metropolitana en el área de Chicago”.
El entrelazamiento cuántico y la teletransportación de datos es una ciencia compleja, y ni siquiera los expertos comprenden completamente cómo podría usarse en última instancia en una red cuántica. Sin embargo, cada prueba de concepto como esta que obtenemos nos acerca un poco más a hacer realidad dicha red.
Además de prometer enormes aumentos en la velocidad y el poder computacional, una Internet cuántica sería ultra segura: cualquier intento de piratería sería tan bueno como destruir la cerradura que se está abriendo. Al menos por ahora, los científicos creen que las redes cuánticas de Internet actuarán como extensiones especializadas de la Internet clásica, en lugar de un reemplazo completo.
Los investigadores están abordando los problemas de Internet cuántico desde todos los ángulos diferentes, por lo que verá una variedad de distancias mencionadas en los estudios: no todos miden la misma tecnología, usan el mismo equipo, para probar los mismos estándares.
Lo que hace que este estudio sea especial es la precisión y la distancia de la teletransportación por entrelazamiento cuántico, así como el equipo “listo para usar” utilizado; en teoría, debería ser relativamente fácil escalar esta tecnología utilizando el hardware que ya tenemos instalado.
Maria Spiropulu, física de Caltech, dijo en un comunicado:
“Estamos muy orgullosos de haber logrado este hito en sistemas de teletransportación cuántica escalables, de alto rendimiento y sostenibles. Los resultados mejorarán aún más con las actualizaciones del sistema que esperamos completar para el segundo trimestre de 2021”.
Los hallazgos de la investigación han sido publicados en PRX Quantum.
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