En 2024, un estado cuántico de luz fue teletransportado con éxito a través de más de 30 kilómetros (alrededor de 18 millas) de cable de fibra óptica en medio de un torrente de tráfico de Internet, una hazaña de ingeniería que alguna vez se consideró imposible.
Es posible que la impresionante demostración realizada por investigadores en los EE. UU. no le ayude a trasladarse al trabajo para evitar el tráfico matutino ni a descargar sus vídeos favoritos de gatos más rápido.
Sin embargo, la capacidad de teletransportar estados cuánticos a través de la infraestructura existente representa un paso monumental hacia el logro de una red informática cuántica conectada, un cifrado mejorado o nuevos y potentes métodos de detección.
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“Esto es increíblemente emocionante porque nadie pensó que fuera posible”, afirma Prem Kumar, ingeniero informático de la Universidad Northwestern que dirigió el estudio.
Mire el clip a continuación para obtener un resumen de su investigación:
“Nuestro trabajo muestra un camino hacia las redes clásicas y cuánticas de próxima generación que comparten una infraestructura de fibra óptica unificada. Básicamente, abre la puerta para llevar las comunicaciones cuánticas al siguiente nivel”.
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Con un ligero parecido con los sistemas de transporte de Star Trek que hacen fantasmas a los pasajeros a través del tiempo y el espacio en un abrir y cerrar de ojos, la teletransportación toma las posibilidades cuánticas de un objeto en un lugar y, al destruirlo cuidadosamente, fuerza el mismo equilibrio de posibilidades en un objeto similar en otro lugar.
Aunque los actos de medir los dos objetos sellan sus destinos en el mismo instante, el proceso de entrelazar sus identidades cuánticas todavía requiere enviar una única onda de información entre puntos en el espacio.
Como el hilo de hadas en una lluvia primaveral, el estado cuántico de cualquier objeto es una mancha confusa de posibilidades que corre el riesgo de fundirse en la realidad momentos después de su creación. Las ondas electromagnéticas de radiación y el choque térmico de las partículas en movimiento reducen rápidamente el significado cuántico a la decoherencia si no se protege de alguna manera.
Proteger los estados cuánticos dentro de las computadoras es una cosa. Enviar un solo fotón a través de fibras ópticas que vibran con transacciones bancarias, videos de gatos y mensajes de texto mientras se protege su estado cuántico es mucho más desalentador. También podrías arrojar tu hilo de hadas cuántico al Mississippi y esperar que al final sepa igual de bien.
Para preservar el precioso estado de su fotón solitario frente a una corriente de tráfico de Internet de 400 gigabits por segundo, el equipo de investigadores aplicó una variedad de técnicas para restringir el canal del fotón y reducir las posibilidades de que pueda dispersarse y mezclarse con otras ondas.
“Estudiamos cuidadosamente cómo se dispersa la luz y colocamos nuestros fotones en un punto judicial donde ese mecanismo de dispersión se minimiza”, dice Kumar.
“Descubrimos que podíamos realizar comunicación cuántica sin interferencias de los canales clásicos que están presentes simultáneamente”.
Mientras que otros grupos de investigación habían transmitido con éxito información cuántica junto con flujos de datos clásicos en simulaciones de Internet, el equipo de Kumar fue el primero en teletransportar un estado cuántico junto con un flujo de Internet real.
Cada prueba sugiere además que la Internet cuántica es inevitable, lo que brinda a los ingenieros informáticos un conjunto de herramientas completamente nuevo para medir, monitorear, cifrar y calcular nuestro mundo como nunca antes, sin necesidad de reinventar Internet para hacerlo.
“La teletransportación cuántica tiene la capacidad de proporcionar conectividad cuántica de forma segura entre nodos geográficamente distantes”, dice Kumar.
“Pero muchas personas han asumido durante mucho tiempo que nadie construiría una infraestructura especializada para enviar partículas de luz. Si elegimos correctamente las longitudes de onda, no tendremos que construir nueva infraestructura. Las comunicaciones clásicas y las comunicaciones cuánticas pueden coexistir”.
Esta investigación fue publicada en Óptica.
Una versión anterior de este artículo se publicó en diciembre de 2024.