Se establece la primera conexión cuántica a Internet
Por primera vez, unos investigadores han logrado generar, almacenar y recuperar información cuántica, marcando un hito importante en las redes cuánticas.
Compartir información cuántica es esencial para el avance de las redes cuánticas utilizadas en computación distribuida y comunicación segura. La computación cuántica es prometedora para abordar retos importantes como la optimización del riesgo financiero, el descifrado de datos, el diseño molecular y la investigación de las propiedades de los materiales.
Sin embargo, la transmisión de información cuántica a larga distancia se enfrenta al obstáculo de la pérdida de información. Una solución consiste en segmentar la red en partes más pequeñas conectadas por un estado cuántico compartido. Este planteamiento requiere un dispositivo de memoria cuántica capaz de almacenar y recuperar información cuántica, que debe interconectarse con un dispositivo para generar información cuántica.
Investigadores del Imperial College de Londres, la Universidad de Southampton y las Universidades de Stuttgart y Wurzburgo han desarrollado un sistema que conecta componentes cuánticos clave utilizando fibras ópticas estándar para la transmisión de datos. Sus resultados se publican en Science Advances.
La Dra. Sarah Thomas, del Imperial College de Londres, comentó: “Conectar estos dos dispositivos esenciales es un paso importante hacia la creación de redes cuánticas, y estamos encantados de ser los primeros en demostrarlo“.
Lukas Wagner, de la Universidad de Stuttgart, añadió: “Permitir conexiones a larga distancia, incluso con ordenadores cuánticos, es un objetivo crucial para las futuras redes cuánticas.”
Comunicación a distancia
En las telecomunicaciones convencionales, como Internet o las redes telefónicas, la información puede degradarse a grandes distancias. Para solucionar este problema, estos sistemas emplean “repetidores” a intervalos que leen y amplifican la señal para mantener su integridad durante todo el trayecto.
Sin embargo, los repetidores clásicos son inadecuados para la información cuántica porque intentar leer y replicar los datos provocaría su destrucción. Aunque esto supone una ventaja de seguridad, ya que las conexiones cuánticas no pueden interceptarse sin alertar a los usuarios por la pérdida de datos, plantea un reto para las redes cuánticas de largo alcance.
Para afrontar el reto de las redes cuánticas de larga distancia, los investigadores están utilizando fotones entrelazados para compartir información cuántica. Los fotones entrelazados están interrelacionados, por lo que entender uno revela información sobre el otro. Para ello se necesitan dos dispositivos: uno para generar fotones entrelazados y otro para almacenarlos y recuperarlos.
Aunque existen dispositivos para crear y almacenar fotones entrelazados, ha sido difícil conseguir una generación de fotones a la carta y una memoria cuántica compatible. Los fotones tienen longitudes de onda específicas, pero los dispositivos suelen funcionar con longitudes de onda diferentes, lo que provoca problemas de compatibilidad.
El equipo de investigadores desarrolló un sistema en el que ambos dispositivos funcionan con la misma longitud de onda. Un “punto cuántico” produce fotones, que un sistema de memoria cuántica, que utiliza una nube de átomos de rubidio, almacena y libera con control láser.
Cabe destacar que la longitud de onda de los dispositivos coincide con la de las redes de telecomunicaciones actuales, lo que permite su transmisión a través de los cables de fibra óptica estándar utilizados para las conexiones a internet.
Colaboración europea
Investigadores de la Universidad de Stuttgart, con el apoyo de la Universidad de Wurzburgo, desarrollaron una fuente de luz de puntos cuánticos. La integraron con un dispositivo de memoria cuántica del equipo del Imperial College de Londres y Southampton.
Este logro es la primera interconexión con éxito de dispositivos en longitudes de onda de telecomunicaciones, aunque existen puntos cuánticos y memorias independientes más eficaces.
El equipo tiene previsto mejorar el sistema garantizando la uniformidad de las longitudes de onda de los fotones, ampliando la duración del almacenamiento y reduciendo el tamaño del sistema.
Para concluir, el Dr. Patrick Ledingham, de la Universidad de Southampton, subraya la importancia de este avance, recordando los anteriores intentos infructuosos de la comunidad a lo largo de cinco años, y atribuye el éxito a la experiencia de colaboración y a la sincronización de los dispositivos.
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