Una Internet cuántica podría ofrecer comunicación segura en todo el mundo
sakkmesterke / Alamy
Una de las redes cuánticas más complejas construida hasta la fecha permitiría a 18 personas comunicarse de forma segura gracias al poder de la física cuántica. Los investigadores detrás del trabajo dicen que ofrece un camino práctico para construir una Internet cuántica global, pero otros se muestran escépticos.
La Internet cuántica, prometida desde hace mucho tiempo, permitiría a las computadoras cuánticas comunicarse a distancia mediante el intercambio de partículas de luz llamadas fotones que han sido unidas entre sí mediante entrelazamiento cuántico. También permitiría vincular redes de sensores cuánticos o que las computadoras clásicas envíen y reciban comunicaciones imposibles de piratear. Pero conectar un mundo cuántico no es tan sencillo como tender cables, porque garantizar que un nodo de la red pueda entrelazarse con otro es un desafío.
Ahora, Xianfeng Chen de la Universidad Jiao Tong de Shanghai, China, y sus colegas han demostrado cómo vincular dos redes cuánticas. Primero, construyeron dos redes, cada una con 10 nodos, que compartían entrelazamiento cuántico: en realidad, dos versiones diminutas de una Internet cuántica. Luego sacrificaron un nodo de cada red para fusionar los dos en una red más grande y completamente entrelazada en la que cada par de los 18 nodos restantes pudiera comunicarse.
Conectar en red 18 computadoras clásicas sería una tarea simple, que requeriría sólo componentes extremadamente baratos, pero en el mundo cuántico, implica compartir fotones individuales entre múltiples usuarios con tiempos tan precisos que exige tecnología y experiencia de vanguardia. Incluso la comunicación entre un par de dispositivos es compleja, pero permitir que cualquier par de 18 usuarios se comunique no tiene precedentes.
“Nuestro enfoque ofrece una capacidad crucial para la comunicación cuántica a través de diferentes redes y es ventajoso para construir una Internet cuántica a gran escala que permita la comunicación entre todos los usuarios”, escriben los investigadores, que no respondieron a una solicitud de comentarios, en un artículo sobre su trabajo.
Esta fusión de redes, como la describen los investigadores, requiere un proceso llamado intercambio de entrelazamientos. Los fotones se pueden entrelazar cuánticamente realizando una observación particular llamada medición de Bell. La medición simultánea del estado de un fotón de cada uno de los dos pares de fotones entrelazados vincula efectivamente los dos fotones más distantes de la cadena, pero consume los fotones medidos porque cualquier intento de verificar directamente su estado destruye el frágil equilibrio cuántico.
“Esta no es la primera vez que se demuestra el intercambio de entrelazamientos”, dice Siddarth Joshi de la Universidad de Bristol, Reino Unido. “Lo que han hecho es crear un esquema en el que se puede realizar el intercambio entre redes de una manera un poco más conveniente”.
Joshi dice que la investigación de las comunicaciones cuánticas actualmente se divide entre enviar información entre dos dispositivos a distancias cada vez mayores, a veces incluso con uno en un satélite, y tratar de crear protocolos y métodos para conectar en red de manera confiable muchos dispositivos a distancias cortas. Esta investigación cae en el último campo. “Ambas cosas son muy importantes”, afirma.
Pero Robert Young, de la Universidad de Lancaster (Reino Unido), dice que, si bien el resultado es un logro técnico fenomenal que requirió habilidad y vastos recursos, cree que el costo y la complejidad hacen que sea poco probable que actúe como prototipo para futuras redes cuánticas a gran escala.
“Está muy lejos de ser práctico y está muy lejos de cualquier cosa que pueda implementarse en el mundo real”, dice Young. “La afirmación del artículo es que este es el futuro de cómo fusionar redes cuánticas, pero hay tantos desafíos que resolver para lograrlo que es frustrante”.
Un problema es la necesidad de los llamados repetidores cuánticos para enviar información a largas distancias. Los fotones se pierden cada vez más en los cables de fibra óptica a medida que aumenta la distancia, y como la información cuántica no se puede leer ni retransmitir (ya que la medición destruye el estado de los fotones), las señales no se pueden amplificar a lo largo de su trayectoria. Un repetidor cuántico funcional permitiría enviar señales a mayores distancias, pero ha resultado difícil construir estos dispositivos.
“En la práctica, al construir una red cuántica, sabemos que realmente vamos a necesitar algún tipo de repetidor cuántico”, dice Young, algo que esta demostración de red no aborda.
Temas:
Internet/computación cuántica