Un equipo de científicos en China ha vinculado memorias cuánticas en más de 30 millas (50 kilómetros) de cable de fibra óptica, superando el récord anterior en más de 40 veces. Esta hazaña es un paso importante hacia un internet a prueba de piratería, dijeron los científicos.
El internet que usamos hoy fue realmente un invento revolucionario. Conectó al mundo con información y nos permitió compartir millones de fotos de gatos lindos y tiernos. Pero Internet también está lleno de piratas informáticos que intentan interceptar información importante o confidencial. Para defenderse, los físicos han encontrado una solución, con un poco de ayuda del gato de Schrödinger, el famoso e hipotético felino muerto y vivo destinado a exponer la naturaleza extraña de las partículas subatómicas.
Esa solución propuesta es una nueva Internet regida por el extraño mundo de la mecánica cuántica. Tal Internet podría algún día convertirse en el estándar para enviar, recibir y almacenar datos de forma segura.
En el mundo informático clásico, la información está representada por bits con valores de 0 o 1. Una internet cuántica, como una computadora cuántica, aprovecharía una de las propiedades fundamentales de la mecánica cuántica, el principio de superposición. Este principio se describe de manera famosa utilizando la paradoja del físico Erwin Schrödinger de que un gato en una caja está vivo y muerto al mismo tiempo. Las computadoras cuánticas usan bits cuánticos, o "qubits", que pueden existir en un estado de superposición en el que tienen un valor de 1 y 0 simultáneamente. Un qubit existe en este estado de incertidumbre hasta que es medido por un observador, colapsando el qubit en un estado definido de 0 o 1.
Si emparejas dos o más qubits juntos, se enredan. El entrelazamiento cuántico es la conexión etérea entre dos o más partículas de tal manera que cualquier acción realizada en una afecta instantáneamente a las demás, independientemente de cuán separadas estén. Albert Einstein famoso llamó a este fenómeno "acción espeluznante a distancia". La verdadera magia de un internet cuántico comenzaría cuando la información se envíe utilizando partículas enredadas, también llamada teletransportación cuántica.
"La teletransportación cuántica es una forma de transferir un estado cuántico desconocido de una partícula a otra en un lugar distante, sin enviar la partícula original en sí", dijo Jian-Wei Pan, profesor de física en la Universidad de Ciencia y Tecnología de China en Hefei. y coautor del estudio, dijo en una entrevista con la National Science Review.
Debido a que los qubits enredados no están físicamente unidos entre sí de ninguna forma o forma, la intercepción de las comunicaciones entre ellos es imposible.
Pan y su equipo ya han demostrado el enredo de partículas de luz, o fotones, a largas distancias a través del espacio vacío. En 2017, su equipo enredó dos fotones separados por 746 millas (1.200 km) utilizando un relé de satélite en órbita terrestre llamado Micius.
En la práctica, el enredo es un asunto meticuloso. Las perturbaciones más pequeñas, como un cambio de temperatura o vibración, pueden romper el vínculo entre las partículas enredadas y colapsar su estado compartido. Para realizar una verdadera Internet cuántica, los físicos deberán contar con la ayuda de los llamados recuerdos cuánticos.
"La memoria cuántica es un dispositivo que almacena información cuántica. Necesita almacenar la superposición de dos estados", dijo Xiao-Hui Bao, profesor de física en la Universidad de Ciencia y Tecnología de China en Hefei y coautor del estudio. Ciencia viva
Recuerdos cuánticos
En el estudio, publicado el 12 de febrero en la revista Nature, Pan y sus colegas lograron enredar memorias cuánticas en 50 km de cable de fibra óptica. El registro anterior de separación entre recuerdos fue de 0.8 millas (1.3 km).
En el experimento del nuevo estudio, la memoria cuántica es un conjunto de átomos de rubidio refrigerados por láser atrapados en el vacío, dijo Bao. El equipo utilizó fotones para leer y escribir en la nube de 100 millones de átomos atrapados. Los fotones se usaron para excitar a los átomos en un estado de mayor energía, estableciendo los qubits que los investigadores deseaban enredar y producir un fotón enredado para enviarlo por el cable óptico. Luego, los investigadores necesitaban cambiar la frecuencia del fotón para que no se perdiera en los 50 km de cable de fibra óptica enrollado en su laboratorio. Finalmente, el fotón podría enviarse en su viaje a través del cable para enredar con éxito la segunda memoria cuántica.
Aunque se logró el enredo cuántico entre los recuerdos, el equipo aún no ha realizado la teletransportación cuántica de información entre los dos nodos. Los investigadores dijeron que esperan que este trabajo allane el camino para la creación de una red de estaciones de retransmisión cuántica que extienda la comunicación enredada a distancias más largas, y finalmente conduzca a una red cuántica a gran escala.
