Investigadores logran gran avance hacia el internet cuántico, una red a gran escala

Los investigadores dieron un paso clave hacia un internet cuántico ultraseguro, creando una red rudimentaria de intercambio de información mediante teletransportación a tres tiempos, revelaron el miércoles en un estudio.

Un internet cuántico —que no se espera que surja sino hasta dentro de 10 años— será una red a gran escala que conectará a los usuarios a través de aplicaciones inéditas e "imposibles de realizar con la web clásica", explicó a AFP Ronald Hanson, de la Universidad de Delft (Países Bajos), coautor de estos trabajos publicados en la revista Nature.

El intercambio de informaciones no se hace bajo la forma de bits clásicos —los valores 0 y 1 que son la base de la computación—, sino de bit cuánticos (qubits).

Esos qubits explotan las leyes de la física cuántica, que rigen el mundo a escala infinitamente pequeña. Una de esas propiedades es el entrelazamiento, un extraño fenómeno por el cual dos partículas entrelazadas se comportan de manera idéntica independientemente de la distancia que las separa: como si estuvieran conectadas por un hilo invisible, comparten el mismo estado.

Un qubit entrelazado es así compartido con el otro y su coordinación es tan perfecta que se habla de teletransportación: en teoría, cualquier modificación de las propiedades de uno modifica instantáneamente las del otro, incluso en el otro extremo de la galaxia.

Los bits cuánticos pueden actualmente transmitirse por medio de fibras ópticas, pero la teletransportación es limitada: más allá de un centenar de kilómetros, la señal se atenúa o se pierde. Si se quiere mantener el entrelazamiento de extremo a extremo, los qubits deben estar directamente unidos por una "cadena" cuántica.

Alice, Bob y Charlie

Es la hazaña descrita en el estudio de Nature, para la cual los científicos introdujeron un relé (un interruptor eléctrico), a fin de alargar el alcance de la comunicación.

La comunicación cuántica, que se limitaba a dos actores comúnmente llamados Alice y Bob, puede ahora contar con un tercer personaje, Charlie. La experiencia se desarrolló en dos laboratorios de QuTech, una colaboración entre la Universidad de Tecnología de Delft y el Organismo Nerlandés de Ciencias Aplicadas (TNO).

Qubits a base de diamante fueron colocados en un circuito que comprende tres interconexiones llamadas "nodos cuánticos". Los nodos Alice y Bob se encuentran en dos laboratorios distantes de varios metros y conectados por fibra óptica, y paralelamente Bob está conectado directamente con Charlie. Alice y Charlie no pueden hablarse por el momento.

Los investigadores primero entrelazaron los nodos físicamente conectados (la pareja Alice-Bob y la pareja Bob-Charlie). Luego utilizaron a Bob como intermediario y, a través de un proceso de intercambio intrincado, logró entrelazar a Alice y Charlie.

Aunque no conectados físicamente, estos dos pudieron transmitirse directamente un mensaje. La señal era además de excelente calidad, sin ninguna pérdida, un reto en vista de la extrema inestabilidad de un bit cuántico.

Y esta transmisión pudo hacerse en el mayor secreto, como quieren las leyes cuánticas: con el entrelazamiento, todo intento de interceptación o de espionaje del mensaje cambia automáticamente los qubits, destruyendo el mensaje mismo.

Esta primera red embrionaria de teletransportación cuántica abre el camino a conexiones a gran escala: demuestra a escala de laboratorio el principio de un repetidor cuántico fiable —el famoso Bob— que podría colocarse entre dos nodos distantes en más de 100 km y aumentar así la potencia de la señal.

La innovación descrita en Nature representa "una victoria para la ciencia fundamental" y una "solución en el mundo real para hacer avanzar la física cuántica aplicada", celebran los científicos en un comentario "News & Views" publicado al margen del estudio.

Cuando habla del internet cuántico, el físico Ronald Hanson describe un universo donde las comunicaciones serían "ultraseguras" y la computadora cuántica accesible en la nube con "una confidencialidad de nuestros datos garantizada por las leyes 'naturales' de la física, una de sensores hipersensibles”.

Encontrar aplicaciones en la web cuántica es "un campo de investigación en sí", agregó el investigador, que espera ver nacer este nuevo mundo "en menos de 20 años".