Un nuevo enfoque ha
conseguido entrelazar dos partículas separadas por un cable de fibra óptima a
50 kilómetros de distancia. Este podría ser el enfoque que siente las bases del
futuro internet cuántico y podría usarse dentro de poco para establecer redes
entre distintas ciudades
Albert Einstein no
quería estudiar el extraño concepto del entrelazamiento cuántico y se burló de
él, al definirlo como una "espeluznante acción a distancia". Pero 100
años más tarde, la pesadilla de Einstein podría ayudar a crear un internet más
seguro, gracias a la técnica más fiable hasta la fecha para entrelazar varios
nodos a lo largo de los cables de fibra óptica.
Con el entrelazamiento,
un objeto puede entrar en superposición cuántica, bajo la que se presenta
múltiples estados de forma simultánea, como el gato de Schrödinger que está
vivo y muerto a la vez, y esa superposición se podría compartir con otro
objeto. En teoría, estos objetos mantendrían esa conexión incluso estando
separados, de modo que al medir uno se revelaría el estado del otro, sin
importar lo lejos que esté.
Este fenómeno no
interesa solo a los físicos cuánticos. El internet cuántico permitiría
comunicar mensajes sensibles de forma ultrasegura. Una técnica para lograrlo
consistiría en cifrar un par de claves digitales, una tecnología conocida como
distribución de claves cuánticas (QKD, por sus siglas en inglés). Si dos
personas tienen estas claves, pueden comunicarse sin temer a los espías, porque
cualquier intento de espiar el contenido cambiaría el estado de las claves y se
descubriría.
Pero la QKD requiere
medir el estado de las claves cifradas de forma cuántica, y dado que esa
medición puede verse afectada por las condiciones en los dispositivos de envío
y recepción, habría que conocer sus condiciones físicas exactas. Eso puede
resultar poco práctico, porque incluso pequeñas fluctuaciones físicas
alterarían las mediciones.
Es por eso que se han
usado las peculiaridades del entrelazamiento cuántico para sentar la base de un
enfoque aún mejor. Bajo este enfoque, lograr el entrelazamiento sería mucho más
difícil pero, a largo plazo, podría proporcionar un internet cuántico más útil
que el que ofrecen las claves cuánticas. Al entrelazar nodos en una red, se
establece una conexión entre las partículas entrelazadas que no depende de los
dispositivos en sí y evita el requisito poco realista de conocer su estado
exacto.
Al menos, en
principio. En la práctica, el entrelazamiento también requiere unas condiciones
ideales. Los sistemas cuánticos son sensibles a la más mínima perturbación: un
cambio de temperatura o un ligero movimiento podrían destruirlo todo. Un
innovador experimento en 2015 mostró que el entrelazamiento cuántico funcionaba
a una distancia de 1,3 kilómetros. En los años posteriores, los investigadores
han ido separando aún más las partículas entrelazadas enviándolas por la fibra
óptica e incluso hasta un satélite y viceversa. Pero la fiabilidad de su
entrelazamiento siempre ha sido muy baja.
En un artículo publicado
recientemente en Nature, el investigador de la Universidad de Ciencia y
Tecnología de China en Hefei Pan Jian-Wei y sus colegas describen un
experimento en el que demuestran el entrelazamiento a través de más de 50
kilómetros de fibra enrollada en un laboratorio y con menos errores de
transmisión que en los intentos anteriores. "Se trata de una gran
mejora", según Pan, a quien se conoce como el "padre de lo
cuántico".
El truco consiste en
encontrar formas eficientes de entrelazar dos partículas. El equipo utilizó un
átomo, que permaneció en su lugar, y un fotón, que fue enviado por la fibra.
Descubrieron que podían crear un par de nodos entrelazados de manera mucho más
fiable de lo que habían conseguido los experimentos anteriores, incluido ese
punto de referencia en kilómetros, superado en cinco órdenes de magnitud.
¿Por qué es tan
importante este resultado? "Está genial, pero no tanto como parece",
opina la investigadora de QuTech, un centro de investigación de computación
cuántica e internet cuántico en Delft (Países Bajos), Stephanie Wehner. El
equipo de Pan usó 50 kilómetros de fibra enrollada, lo que requiere un
impresionante grado de control sobre todo el sistema. Pero demostrar el
entrelazamiento entre dos nodos situados en el mismo sitio es mucho más fácil
que cuando en realidad están a 50 kilómetros de distancia.
La distancia es un
factor. El equipo de Pan también afirma que su propuesta es más fiable que los
ejemplos anteriores y que, por lo tanto, establece una mejor base para el
internet cuántico real. Habiendo demostrado su enfoque con fibra enrollada,
consideran que podrían extenderla fácilmente para trabajar como en una línea
recta. Los métodos desarrollados en este trabajo podrían usarse en un futuro
próximo para construir redes cuánticas entre distintas ciudades, concluyen los
investigadores.
Fuente: MIT Technology
Review