Tecnología

Prueban con éxito en Boston el prototipo de internet cuántica más larga, de 35 kilómetros

Un equipo científico liderado por la Universidad de Harvard (Estados Unidos) ha logrado entrelazar dos nodos de memoria cuántica separados por 35 kilómetros usando como enlace fibra óptica existente en el área de Boston.

Se trata de una red cerrada de internet entre el punto A y el punto B, que transporta una señal codificada no por bits clásicos, como la red actual, sino por partículas individuales de luz perfectamente seguras.

Si bien es un paso aún preliminar para una red cuántica de comunicaciones, se trata de la más larga conseguida hasta la fecha. Su descripción se publica en la revista Nature.

Demostrar que los nodos de una red cuántica pueden entrelazarse en el entorno real de una zona urbana muy concurrida es «un paso importante» hacia la creación de redes prácticas entre ordenadores cuánticos, afirma Mikhail Lukin, autor del estudio.

No obstante, una cosa es soñar con una internet cuántica que pueda enviar información a prueba de piratas informáticos por todo el mundo mediante fotones superpuestos en diferentes estados cuánticos y otra muy distinta demostrar físicamente que es posible, comenta un comunicado de Harvard. Esto es lo conseguido en este estudio.

En concreto, el equipo de Harvard logró establecer «las bases prácticas de la primera internet cuántica» entrelazando dos nodos de memoria cuántica separados por un enlace de fibra óptica desplegado en un bucle de aproximadamente 35 kilómetros, a través de las ciudades del área de Boston: Cambridge, Somerville, Watertown y la propia Boston.

En este experimento, los ordenadores tienen dos bits cuánticos (cúbits), uno para almacenar información y otro para realizar operaciones. La comunicación se realiza a través de un fotón que viaja por fibra óptica convencional.

La red más larga

Aunque en el pasado se han creado otras redes cuánticas, la del equipo de Harvard es la red de fibra más larga entre dispositivos que pueden almacenar, procesar y mover información.

Cada nodo es un ordenador cuántico muy pequeño, hecho de una astilla de diamante que tiene un ‘defecto’ en su estructura atómica llamado centro de vacantes de silicio.

En el interior del diamante, unas estructuras talladas de un tamaño inferior a una centésima de la anchura de un cabello humano potencian la interacción entre el centro de vacantes de silicio y la luz.

El citado centro contiene dos cúbits. Uno en forma de espín electrónico utilizado para la comunicación y otro en forma de espín nuclear -de vida más larga- usado como bit cuántico de memoria para almacenar el entrelazamiento, propiedad de la mecánica cuántica que permite que la información esté perfectamente correlacionada a través de cualquier distancia.

Cuando dos o más partículas subatómicas están entrelazadas lo que le pasa a una determina lo que le ocurre a la otra, aunque estén muy lejanas, es decir, existe entre ellas algún tipo de comunicación.

Muy cerca del cero absoluto

Esta tecnología, alojada a -273 grados centígrados, muy cerca del cero absoluto, resuelve un problema importante en la teórica internet cuántica: la pérdida de señal que no puede aumentarse de forma tradicional.

Una red cuántica no puede utilizar repetidores de señal de fibra óptica estándar porque es imposible copiar información cuántica arbitraria, lo que hace que la información sea segura, pero también muy difícil de transportar a largas distancias.

Los nodos de red basados en centros de vacantes de silicio pueden capturar, almacenar y entrelazar bits de información cuántica al tiempo que corrigen la pérdida de señal, según la misma fuente.

Tras enfriar los nodos hasta casi el cero absoluto, la luz se envía a través del primer nodo y, por la naturaleza de la estructura atómica del centro de vacantes de silicio, se entrelaza con él.

«Como la luz ya está entrelazada con el primer nodo, puede transferir este entrelazamiento al segundo», explica Can Knaut, quien añade: «A esto lo llamamos entrelazamiento mediado por fotones».

Paso preliminar

En una internet cuántica habría ordenadores cuánticos conectados por comunicaciones también cuánticas (por ejemplo, fotones individuales), y aquí los ordenadores tienen solo dos cúbits.

Para Carlos Sabín, del departamento de Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid, se está -por tanto- «ante un pequeño paso muy preliminar hacia la posibilidad de una red cuántica de comunicaciones».

Los resultados son similares a los de otros experimentos con otros sistemas cuánticos ya conocidos, aunque se bate el récord anterior de 22 kilómetros de cable no enrollado en un entorno urbano, detalla a Science Media Centre España, una plataforma de recursos periodísticos científicos.

Hay un error experimental del 30 %: los estados finales solo se parecen en un 70 % al estado con entrelazamiento máximo predicho por la teoría, señala el investigador que no participa en el trabajo

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