Un innovador experimento dirigido por un equipo de la Universidad de Stuttgart en Alemania acerca un paso más a una Internet cuántica: los físicos teletransportan por primera vez un estado cuántico entre fotones producidos por fuentes de luz separadas.
El logro permite a los ingenieros hacer rebotar información cuántica a través de estaciones repetidas que consisten en “puntos cuánticos” a lo largo de largas distancias sin pérdidas ni interrupciones.
Enviar señales a distancia corre el riesgo de perder elementos críticos de información. En un cable de Internet de banda ancha estándar, las señales luminosas que transportan datos se amplifican mediante amplificadores, pero para aumentar la información cuántica se necesitan fuentes de luz que puedan producir fotones prácticamente idénticos.
Los semiconductores especiales que emiten fotones con un alto nivel de control podrían hacer el trabajo. Conocidos como puntos cuánticos, son capaces de emitir ondas de luz a frecuencias increíblemente precisas, lo que hace que sea imposible distinguir los fotones de diferentes puntos.
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Los investigadores ahora han teletransportado información cuántica entre fotones de dos puntos cuánticos separados, prueba de que esto realmente puede funcionar como una forma de mantener los datos cuánticos seguros a través de las redes.
“Por primera vez en el mundo hemos conseguido transferir información cuántica entre fotones procedentes de dos puntos cuánticos diferentes”, afirma el físico Peter Michler, de la Universidad de Stuttgart.
Si bien teletransportación es el término que usan los físicos cuánticos para este tipo de experimentos, lo que en realidad se transfiere aquí es un estado cuántico: en realidad no hay fotones que desaparecen en un lugar y se materializan en otro.
Para que se transfiera un estado cuántico entre un par de fotones, las dos partículas deben estar en una forma cuántica difusa. Más importante aún, deben ser indistinguibles por lo demás.
Estas cualidades se pueden lograr fácilmente cuando comparten la misma fuente. Sin embargo, diferentes fuentes corren el riesgo de producir fotones con características sutilmente diferentes.
Los puntos cuánticos restringen estas características, permitiendo que se produzca la teletransportación entre ubicaciones completamente separadas utilizando diferentes fuentes.
Es más, los experimentos realizados por los investigadores utilizaron un cable de fibra óptica estándar como los que se utilizan hoy en día en las redes online. El uso de la infraestructura existente será clave para poner en funcionamiento la Internet cuántica.
“La transferencia de información cuántica entre fotones de diferentes puntos cuánticos es un paso crucial para salvar distancias mayores”, afirma Michler.
Los científicos todavía están averiguando en qué medida la Internet cuántica podría depender de nuestra tecnología existente, pero la capa cuántica será esencial para la seguridad y la integridad, si somos capaces de hacerla funcionar a distancias suficientemente largas. La configuración del estudio actual involucró una fibra óptica de unos 10 metros (casi 33 pies) de longitud.
Hay mucho más trabajo por hacer y los investigadores están interesados en aumentar la distancia a la que esto puede funcionar, así como mejorar la tasa de éxito de la teletransportación, que actualmente es de poco más del 70 por ciento.
“Estos resultados demuestran la madurez de la tecnología basada en puntos cuánticos, mostrando un componente importante para la comunicación cuántica futura”, concluyen los investigadores.
La investigación ha sido publicada en Nature Communications.