Camino del futuro: primera demostración de teletransportación cuántica
Por Cecilia Remis
La teletransportación cuántica podría proporcionar conectividad cuántica a largas distancias. Los investigadores cuantificaban previamente la dispersión de luz para encontrar áreas exactas para colocar fotones para mantenerlas a salvo de la contaminación por otras partículas
Un grupo de investigadores de instituciones científicas de EEUU demostró exitosamente que es posible la teletransportación cuántica por medio de un cable de fibra óptica que transmite señales de Internet, así lo ha publicado la Universidad de Northwestern, cuyos ingenieros han sido los primero en demostrar con éxito la teletransportación cuántica.
El descubrimiento introduce la nueva posibilidad de combinar la comunicación cuántica con los cables de Internet existentes, simplificando en gran medida la infraestructura necesaria para aplicaciones de detección cuántica o computación distribuidas.
“Esto es increíblemente emocionante porque nadie pensó que fuera posible”, declaro Prem Kumar, quien dirigió el estudio. “Nuestro trabajo muestra un camino hacia las redes cuántas y clásicas de próxima generación que comparten una infraestructura de fibra óptica unificada. Básicamente, abre la puerta a empujar las comunicaciones cuánticas al siguiente nivel.”
Experto en comunicación cuántica, Kumar es profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern, donde dirige el Centro de Comunicación y Computación fotonónica.
Sólo limitado por la velocidad de la televisión ligera y cuántica permite una nueva forma, ultrarrápida y segura de compartir información entre usuarios de redes distantes, en la que no es necesaria la transmisión directa. El proceso funciona aprovechando el enredo cuántico, una técnica en la que se unen dos partículas, independientemente de la distancia entre ellas. En lugar de partículas que viajan físicamente para entregar información, partículas enredadas intercambian información a grandes distancias sin llevarla físicamente.
En las comunicaciones ópticas, todas las señales se convierten en luz, explicó Kumar. Mientras que las señales convencionales para las comunicaciones clásicas típicamente comprenden millones de partículas de luz, la información cuántica utiliza fotones individuales.
“Al realizar una medición destructiva en dos fotones – uno que lleva un estado cuántico y uno enredado con otro fotón – el estado cuántico se transfiere al fotón restante, que puede estar muy lejos”. El fotón en sí no tiene que ser enviado a largas distancias, pero su estado todavía termina codificado en el fotón de distancia. La teletransportación permite el intercambio de información a grandes distancias sin requerir que la propia información viaje esa distancia.
Antes del nuevo estudio de Kumar, muchos investigadores no estaban seguros de si era posible la teletransportación cuántica en cables que llevaban comunicaciones clásicas.
Kumar y su equipo, sin embargo, encontraron una manera de ayudar a los delicados fotones a mantenerse alejados del tráfico ocupado. Después de realizar estudios en profundidad de cómo la luz se dispersa dentro de los cables de fibra óptica, los investigadores encontraron una longitud de onda menos concurrida de luz para colocar sus fotones. Luego, añadieron filtros especiales para reducir el ruido del tráfico regular de Internet.
“Estudiamos cuidadosamente cómo la luz se dispersa y colocamos nuestros fotones en un punto judicial donde ese mecanismo de dispersión se minimiza”, dijo Kumar, encontramos que podíamos realizar comunicación cuántica sin interferencias de los canales clásicos que están presentes simultáneamente.
Para probar el nuevo método, Kumar y su equipo establecieron un cable de fibra óptica de 30 kilómetros de largo con un fotón en ambos extremos. Luego, simultáneamente enviaron información cuántica y tráfico de Internet de alta velocidad a través de ella. Finalmente, midieron la calidad de la información cuántica en el extremo receptor mientras ejecutaban el protocolo de teletransportación haciendo mediciones cuánticas en el punto medio. Los investigadores descubrieron que la información cuántica se transmitió con éxito, incluso con un tráfico de Internet ocupado el cable de fibra optica.
Aunque muchos grupos han investigado la coexistencia de las comunicaciones cuánticas y clásicas en fibra, este trabajo es el primero en mostrar la teletransportación cuántica en este nuevo escenario. Esta capacidad de enviar información sin transmisión directa abre la puerta para aplicaciones cuánticas aún más avanzadas que se realizan sin fibra dedicada.
Prem Kumar planea extender los experimentos a distancias más largas. También planea utilizar dos pares de fotones enredados en lugar de un par para demostrar el intercambio de enredos, otro hito importante que conduce a aplicaciones cuánticas distribuidas. Por último, su equipo está explorando la posibilidad de llevar a cabo experimentos sobre cables ópticos en el mundo real en lugar de en las carretas en el laboratorio. Con mucho trabajo de investigación por delante, Kumar se muestra optimista: “La teletransportación tiene la capacidad de proporcionar conectividad cuántica de manera segura entre nodos geográficamente distantes […] Pero muchas personas han asumido durante mucho tiempo que nadie construiría infraestructura especializada para enviar partículas de luz […] Si elegimos las longitudes de onda correctamente, no tendremos que construir nueva infraestructura, las comunicaciones clásicas y las comunicaciones cuánticas pueden coexistir”
⇒Ver: Quantum teleportation coexisting
with classical communications in optical fiber ⇐
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