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hipermétrope: El entrelazamiento cuántico eliminaría prácticamente todos los problemas de seguridad a los que se enfrenta la Internet moderna. Esa es la teoría, al menos. Según una nueva investigación, existe una forma (teórica) de “dirigir” los fotones entrelazados para evitar la pérdida de información.
El profesor Mehul Malik ha estado estudiando tecnologías cuánticas durante 15 años. Con su equipo en el Instituto Heriot-Watt de Fotónica y Ciencias Cuánticas, Malik ha ideado una nueva forma de enviar información cuántica a través de fibras ópticas, una forma que ayuda a evitar la pérdida de datos y acerca el concepto de internet cuántico a la realidad.
Internet cuántica es un modelo teórico para una red de próxima generación basada en los extraños fenómenos que pertenecen a la teoría de la computación cuántica. El fenómeno más extraño se conoce como entrelazamiento cuántico, ya que describe dos partículas o grupos de partículas (por ejemplo, dos fotones de luz) que permanecen conectadas independientemente de la distancia. El estado cuántico de una partícula entrelazada no puede describirse independientemente del estado de la otra, independientemente de la velocidad de la luz.
La tecnología cuántica busca explotar las propiedades cuánticas de las partículas subatómicas para desarrollar computadoras increíblemente poderosas o para mejorar en gran medida la seguridad de las comunicaciones en red y los sistemas de navegación. Sin embargo, el problema con el entrelazamiento cuántico es que la “transmisión” de fotones entrelazados a través de fibras ópticas se vuelve difícil en largas distancias debido al ruido y la pérdida de información.
“Incluso las mejores fibras ópticas del mundo tendrán una cierta cantidad de pérdida por kilómetro”, dijo Malik, “así que ese es un obstáculo importante para hacer posible esta forma de comunicación cuántica”. Sin embargo, la nueva investigación que desarrolló con su equipo muestra por primera vez que “el entrelazamiento cuántico puede tolerar tanto el ruido como la pérdida, y aun así sobrevivir en una forma fuerte conocida como impulso cuántico”.
La dirección cuántica es una técnica que puede mejorar la solidez del entrelazamiento mediante el uso de “qudits”, que son esencialmente conjuntos de qubits (el equivalente de bits en la computación cuántica) dispuestos en múltiples dimensiones. Los investigadores utilizaron la estructura espacial de la luz para atrapar fotones en un espacio de 53 dimensiones formado por “píxeles” de luz.
El resultado: la dirección cuántica les permitió transmitir fotones entrelazados a través de condiciones de pérdida y ruido equivalente a 79 km de cable de fibra óptica, incluso con un 36 % de ruido blanco como el que podría provenir de la luz solar penetrante en el experimento. Otro hallazgo contrario a la intuición de la nueva investigación, dijo Malik, fue que aumentar el número de dimensiones en el entrelazamiento cuántico también reduce drásticamente el tiempo que lleva medir los resultados.
“El flujo de información eficiente y confiable está en el corazón de la sociedad moderna de hoy”, explicó el profesor; para construir una Internet “cuántica” de este tipo, “necesitamos ser capaces de enviar entrelazamiento cuántico a través de distancias del mundo real” mientras toleramos el ruido y la pérdida en la transmisión.
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