Un estado cuántico de luz ha sido teletransportado con éxito a través de más de 30 kilómetros de cable de fibra óptica en medio de un torrente de tráfico de Internet, una hazaña de ingeniería que alguna vez se consideró imposible. La impresionante demostración realizada por investigadores en los EE. UU. puede no ayudarle a transportarse al trabajo para evitar el tráfico matutino o descargar sus videos de gatos favoritos más rápido. Sin embargo, la capacidad de teletransportar estados cuánticos a través de la infraestructura existente representa un paso monumental hacia el logro de una red informática conectada cuánticamente, un cifrado mejorado o nuevos y poderosos métodos de detección.
“Esto es increíblemente emocionante porque nadie pensó que fuera posible”, dice Prem Kumar, un ingeniero informático de la Universidad Northwestern que dirigió el estudio.
“Nuestro trabajo muestra un camino hacia las redes cuánticas y clásicas de próxima generación que comparten una infraestructura de fibra óptica unificada. Básicamente, abre la puerta para llevar las comunicaciones cuánticas al siguiente nivel”.
Con un parecido pasajero a los sistemas de transporte de Star Trek que hacen que los pasajeros atraviesen el tiempo y el espacio en un abrir y cerrar de ojos, la teletransportación toma las posibilidades cuánticas de un objeto en una ubicación y, al destruirlo cuidadosamente, fuerza el mismo equilibrio de posibilidades en un objeto similar en otra ubicación. Aunque los actos de medición de los dos objetos sellan sus destinos en el mismo instante, el proceso de entrelazar sus identidades cuánticas aún requiere enviar una única onda de información entre puntos en el espacio.
Como el algodón de azúcar en una lluvia primaveral, el estado cuántico de cualquier objeto es una mancha borrosa de posibilidad que corre el riesgo de fundirse en la realidad momentos después de su creación. Las ondas electromagnéticas de radiación y el choque térmico de partículas en movimiento reducen rápidamente el significado cuántico hasta convertirlo en incoherente si no se lo protege de alguna manera.
Proteger los estados cuánticos dentro de las computadoras es una cosa. Enviar un solo fotón a través de fibras ópticas que zumban con transacciones bancarias, videos de gatos y mensajes de texto mientras se protege su estado cuántico es mucho más desalentador. También podría arrojar su algodón de azúcar cuántico al Mississippi y esperar que sepa igual de bien al final. Para preservar el preciado estado de su fotón solitario frente a una corriente de tráfico de Internet de 400 gigabits por segundo, el equipo de investigadores aplicó una variedad de técnicas que restringieron el canal del fotón y redujeron las posibilidades de que se dispersara y se mezclara con otras ondas.
“Estudiamos cuidadosamente cómo se dispersa la luz y colocamos nuestros fotones en un punto justo donde se minimiza ese mecanismo de dispersión”, dice Kumar.
“Descubrimos que podíamos realizar una comunicación cuántica sin interferencias de los canales clásicos que están presentes simultáneamente”.
Mientras que otros grupos de investigación han transmitido con éxito información cuántica junto con flujos de datos clásicos en simulaciones de Internet, el equipo de Kumar es el primero en teletransportar un estado cuántico junto con un flujo de Internet real. Cada prueba sugiere además que Internet cuántico es inevitable, lo que brinda a los ingenieros informáticos un conjunto de herramientas completamente nuevo para medir, monitorear, cifrar y calcular nuestro mundo como nunca antes, sin necesidad de reinventar Internet para hacerlo.
“La teletransportación cuántica tiene la capacidad de proporcionar conectividad cuántica de forma segura entre nodos geográficamente distantes”, dice Kumar.
“Pero mucha gente ha asumido durante mucho tiempo que nadie construiría una infraestructura especializada para enviar partículas de luz. Si elegimos las longitudes de onda correctamente, no tendremos que construir una nueva infraestructura. Las comunicaciones clásicas y las comunicaciones cuánticas pueden coexistir”.
Esta investigación fue publicada en Optica.
Fuente: Science Alert.
