Los esfuerzos para construir una Internet cuántica súper rápida y súper segura están progresando constantemente, y los científicos ahora han descubierto cómo podría funcionar una parte importante de esa red: un interruptor integral que administra cómo pasan los datos entre los usuarios.
El interruptor recién construido aborda una de las barreras clave para construir una Internet cuántica: la forma en que la información se distorsiona y se pierde a medida que viaja. Esa información se transfiere como fotones disparados a través de redes de fibra óptica, pero a veces se ‘pierden’ en el camino.
Al ajustar la cantidad de datos que recibe cada usuario a través de un sistema que selecciona y redirige las longitudes de onda de la luz que transportan diferentes canales de datos, el interruptor programable puede hacer frente a un número cada vez mayor de usuarios sin causar una pérdida adicional de fotones.
“Mostramos una manera de hacer el enrutamiento de longitud de onda con solo una pieza de equipo, un conmutador selectivo de longitud de onda, para, en principio, construir una red de 12 a 20 usuarios, tal vez incluso más”, dice el ingeniero Andrew Weiner de la Universidad Purdue, Indiana.
“Los enfoques anteriores han requerido el intercambio físico de docenas de filtros ópticos fijos sintonizados en longitudes de onda individuales, lo que hizo que la capacidad de ajustar las conexiones entre usuarios no fuera prácticamente viable y que la pérdida de fotones fuera más probable”.
El conmutador elimina la necesidad de agregar estos filtros cada vez que alguien nuevo quiere iniciar sesión en la red cuántica porque el conmutador se encarga de la dirección de datos, lo que reduce los costos operativos y de mantenimiento y mejora la eficiencia.
Aún mejor, el conmutador puede ajustar el ancho de banda de acuerdo con las necesidades particulares de un usuario, atendiendo al equivalente cuántico de alguien que transmite video 4K y alguien más simplemente revisa sus correos electrónicos.
Si vamos a construir y ampliar redes cuánticas en el futuro, necesitamos descubrir cómo distribuir el entrelazamiento, ese concepto central de la física cuántica: partículas que están inextricablemente vinculadas entre sí a través de la distancia.
“Cuando la gente habla de una Internet cuántica, es esta idea de generar entrelazamientos de forma remota entre dos estaciones diferentes, como entre computadoras cuánticas”, dice el estudiante graduado de ingeniería Navin Lingaraju, también de la Universidad de Purdue.
“Nuestro método cambia la velocidad a la que los fotones entrelazados se comparten entre diferentes usuarios. Estos fotones entrelazados podrían usarse como un recurso para entrelazar computadoras cuánticas o sensores cuánticos en las dos estaciones diferentes”.
Todavía queda mucho trabajo por hacer para preparar este conmutador para una red cuántica real; los investigadores detrás de él ya están investigando formas de hacerlo funcionar para más usuarios a la vez, pero como muchos avances que hemos visto últimamente, estudios como este nos acercan cada vez más al objetivo final de la comunicación cuántica.
La naturaleza frágil de la información cuántica significa que cualquier red cuántica debe estar finamente ajustada y delicadamente equilibrada, y la nueva investigación podría terminar siendo una parte importante para lograrlo.
Una de las técnicas de los investigadores, la multiplexación por división de longitud de onda densa o DWDM, ya se utiliza en el negocio de las comunicaciones para aumentar el ancho de banda de las redes de fibra óptica.
La idea es que cuantas más tecnologías pueda tomar prestada una Internet cuántica de nuestras redes existentes, más fácil será implementarlas en el futuro.
“Por primera vez, estamos tratando de tomar algo inspirado en estos conceptos de comunicaciones clásicos utilizando equipos comparables para señalar las ventajas potenciales que tiene para las redes cuánticas”, dice Weiner.
Fuente: Science Alert.
