El internet cuántico se acerca gracias a los avances en memoria entrelazada

Los esfuerzos para construir un internet cuántico global han recibido un impulso gracias a dos desarrollos en almacenamiento de información cuántica que podrían algún día permitir la comunicación segura a través de cientos o miles de kilómetros.

El internet tal como existe hoy en día implica enviar cadenas de 0s y 1s, en forma de señales eléctricas u ópticas, para transmitir información. Un internet cuántico, que podría usarse para enviar comunicaciones inhackeables o conectar computadoras cuánticas, utilizaría bits cuánticos que dependen de una propiedad llamada entrelazamiento, un fenómeno donde medir una partícula influye instantáneamente en el estado de otra sin importar cuán lejos estén separadas.

Enviar estos bits cuánticos entrelazados, o qubits, a través de distancias muy largas requiere un repetidor cuántico, un dispositivo que puede almacenar el estado entrelazado en la memoria y reproducirlo para transmitirlo a lo largo de la línea.

Los repetidores cuánticos aún no existen, pero dos grupos de investigadores han demostrado ahora una memoria de entrelazamiento duradera en redes cuánticas a lo largo de decenas de kilómetros, que son las características clave necesarias para tal dispositivo.

Can Knaut de la Universidad de Harvard y sus colegas establecieron una red cuántica compuesta por dos nodos separados por un bucle de fibra óptica que abarca 35 kilómetros a través de la ciudad de Boston. Cada nodo contiene tanto un qubit de comunicación, utilizado para transmitir información, como un qubit de memoria, que puede almacenar el estado cuántico durante hasta un segundo. “Nuestro experimento realmente nos coloca en una posición en la que estamos muy cerca de trabajar en una demostración de repetidor cuántico”, dice Knaut.

Para establecer el enlace, Knaut y su equipo entrelazaron su primer nodo, que contiene un tipo de diamante con un agujero del tamaño de un átomo, con un fotón que enviaron a su segundo nodo, que contiene un diamante similar. Cuando el fotón llega al segundo diamante, se entrelaza con ambos nodos. Los diamantes pueden almacenar este estado durante un segundo. Un repetidor cuántico completamente funcional utilizando una tecnología similar podría demostrarse en los próximos años, dice Knaut, lo que permitiría redes cuánticas que conecten ciudades o países.

En un trabajo separado, Xiao-Hui Bao de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China y sus colegas entrelazaron tres nodos, cada uno separado por unos 10 kilómetros en la ciudad de Hefei. Los nodos del equipo de Bao utilizan nubes superenfriadas de cientos de millones de átomos de rubidio para generar fotones entrelazados, que luego envían a través de los tres nodos. El nodo central de los tres es capaz de coordinar estos fotones para vincular las nubes de átomos, que actúan como una forma de memoria.

El avance clave para la red del equipo de Bao es igualar la frecuencia de los fotones que llegan al nodo central, lo cual será crucial para los repetidores cuánticos que conectan diferentes nodos. Aunque el tiempo de almacenamiento fue menor que el del equipo de Knaut, a 100 microsegundos, aún es lo suficientemente largo como para realizar operaciones útiles con la información transmitida.

Estas demostraciones de memoria de entrelazamiento cuántico son un gran logro en comparación con el estado de las tecnologías de internet cuántico hace diez años, dice Mohsen Razavi de la Universidad de Leeds, Reino Unido. Sin embargo, una red completamente funcional con repetidores cuánticos necesitará tasas de generación de entrelazamiento más altas, agrega.

“Esto apunta hacia una red cuántica muy escalable y con un gran número de usuarios”, dice Alex Clark de la Universidad de Bristol, Reino Unido. “Las tasas actuales de entrelazamiento son muy lentas y están limitadas por varias eficiencias en los sistemas, por lo que se necesitará mucho trabajo en ingeniería cuántica y clásica para reducir esas pérdidas y aumentar esas eficiencias.”

{Traducido por Gigatech MSP}

{Articulo original por MSN}