Científicos del Laboratorio Nacional Fermi (Fermilab), junto con socios de cinco instituciones, han dado un paso significativo en la búsqueda de una Internet cuántica. Una tecnología de avanzada que daría un contundente salto a la computación y a las comunicaciones.
El laboratorio de física de altas energías, en Chicago, informó los adelantos de una Internet cuántica viable, que transformaría la era de la comunicación. Se trata de una red en la que la información almacenada en qubits se comparte a largas distancias a través del entrelazamiento. La nueva tecnología “transformaría los campos del almacenamiento de datos, la detección de precisión y la informática”, indican los investigadores en un artículo publicado en PRX Quantum.
El equipo presentó por primera vez una demostración de una teletransportación sostenida y de larga distancia de qubits hechos de fotones (partículas de luz) con una fidelidad superior al 90%.
En ese sentido, la informática cuántica utiliza como unidad básica de información el qubit en lugar del bit convencional. La principal característica de este sistema alternativo es que admite la superposición coherente de unos y ceros. Los dígitos del sistema binario sobre los que gira toda la computación. A diferencia del bit, que solo puede adoptar un valor al mismo tiempo uno o cero.
Mientras tanto, en esa demostración, los qubits fueron teletransportados a través de una red de fibra óptica de 44 kilómetros de largo. Usando detectores de fotón único de última generación, así como equipos listos para usar.
Internet cuántico, ¿cuál es su dimensión?
«Estamos encantados con estos resultados, Este es un logro clave en el camino hacia la construcción de una tecnología que redefinirá la forma en que llevamos a cabo la comunicación global», dijo Panagiotis Spentzouris, director del programa de ciencia cuántica del Fermilab.
El logro se produce meses después de que el Departamento de Energía de Estados Unidos, al cual pertenece Fermilab, dio a conocer su plan para una Internet cuántica nacional.
La teletransportación cuántica es una transferencia «incorpórea» de estados cuánticos de un lugar a otro. La teletransportación cuántica de un qubit se logra mediante el entrelazamiento cuántico, en el que dos o más partículas están inextricablemente vinculadas entre sí.
Si un par de partículas entrelazadas se comparte entre dos ubicaciones separadas, sin importar la distancia entre ellas, la información codificada se teletransporta.
El equipo está integrado por representantes de Fermilab, AT&T, Caltech, Harvard University, NASA Jet Propulsion Laboratory y University of Calgary
Sus científicos teletransportaron con éxito qubits en dos sistemas. El Caltech Quantum Network, o CQNET, y el Fermilab Quantum Network, o FQNET. Los sistemas fueron diseñados, construidos, puestos en servicio e implementados por el programa de investigación público-privado de Caltech sobre tecnologías y redes cuánticas inteligentes.
Estudios de avanzada y cambios en las comunicaciones
«Estamos muy orgullosos de haber logrado este hito en sistemas de teletransportación cuántica escalables. Son de alto rendimiento y sostenibles», dijo Maria Spiropulu, profesora de física de Shang-Yi Ch’en en Caltech.
Asimismo, destacó que «los resultados mejorarán aún más con las actualizaciones del sistema que esperamos completar para el segundo trimestre de 2021».
CQNET y FQNET cuentan con procesamiento de datos casi autónomos. Son compatibles tanto con la infraestructura de telecomunicaciones existente como con los dispositivos de almacenamiento y procesamiento cuántico emergentes.
Los investigadores de Fermilab están utilizando sus adelantos en Internet cuántica para mejorar la fidelidad y la tasa de distribución de entrelazamiento. Con énfasis en los complejos protocolos de comunicación cuántica y la ciencia fundamental.
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