El entrelazamiento cuántico de más de 30 millas de fibra ha acercado un Internet súper seguro

Una imagen de fibra óptica. pixabay

Albert Einstein no quería tener nada que ver con eso: se burló del extraño concepto de entrelazamiento cuántico como una acción espeluznante a distancia. Pero cien años después, la pesadilla de Einstein podría ayudar a crear una Internet más segura, gracias a la técnica más confiable hasta ahora para enredar nodos a lo largo de kilómetros de cable de fibra óptica.

Con el entrelazamiento, un objeto se puede colocar en una superposición cuántica de múltiples estados, como el gato de Schrödinger, vivo y muerto a la vez, y esa superposición se puede compartir con otro objeto. En teoría, estos objetos mantendrán esa conexión incluso cuando estén separados, por lo que medir uno revela el estado del otro, sin importar cuán lejos estén.

Esto no es solo de interés para los físicos cuánticos. Una Internet cuántica permitiría la comunicación ultrasegura de mensajes confidenciales. Una técnica consiste en cifrar un par de claves digitales, una tecnología conocida como distribución de clave cuántica (QKD). Si dos personas tienen estas claves, pueden hablar sin temor a que los espíen, porque un intruso cambiaría el estado de las claves y sería descubierto.

Pero QKD se basa en medir el estado de las claves cifradas cuánticamente, y dado que esa medición puede verse afectada por las condiciones en los dispositivos de envío y recepción, debe conocer sus condiciones físicas exactas. Eso puede ser poco práctico, porque incluso las fluctuaciones físicas más pequeñas pueden alterar las mediciones.

Es por eso que se han aprovechado las rarezas del entrelazamiento cuántico para formar la base de un enfoque aún mejor. El enredo es mucho más difícil de lograr, pero a la larga podría proporcionar una Internet cuántica más útil que las claves cuánticas. Al entrelazar nodos en una red, establece una conexión entre las partículas entrelazadas que pasa por alto los dispositivos en sí, evitando el requisito poco realista de conocer su estado exacto.

Al menos en principio. En la práctica, el enredo también requiere condiciones ideales. Los sistemas cuánticos son sensibles a las más mínimas perturbaciones: un cambio de temperatura o un ligero movimiento pueden echarlo todo por tierra. Un experimento innovador en 2015 mostró que el entrelazamiento cuántico funcionaba en una distancia de poco menos de una milla (1,3 kilómetros). En los años transcurridos desde entonces, los investigadores han separado partículas enredadas enviándolas por fibras ópticas e incluso hasta un satélite y de regreso. Pero la fiabilidad ha sido muy baja.

En un artículo publicado hoy en Nature, Pan Jian-Wei de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, en Hefei, y sus colegas describen un experimento en el que demuestran enredo a través de más de 30 millas de fibra enrollado en un laboratorio, con menos errores de transmisión que los intentos anteriores. Esta es una gran mejora, dice Pan, a quien a veces se le llama el padre de la cuántica.

El truco consistía en encontrar formas eficientes de entrelazar dos partículas. El equipo usó un átomo, que se quedó quieto, y un fotón, que fue enviado por la fibra. Descubrieron que podían crear un par de nodos enredados de manera mucho más confiable que lo demostrado en experimentos anteriores, incluido el que establece el punto de referencia de la milla, que superó en cinco órdenes de magnitud.

¿Qué importancia tiene este resultado? Es agradable, pero no tan grande como parece, dice Estefanía Wehner , investigador de QuTech, un centro de investigación de computación cuántica e Internet cuántica en Delft, Países Bajos. El equipo de Pan usó 30 millas de fibra enrollada, lo que todavía exige un grado impresionante de control sobre todo el sistema, pero demostrar el enredo entre dos nodos en una ubicación es mucho más fácil que cuando están Realmente 30 millas de distancia.

Pero la distancia es una cosa. El equipo de Pan también afirma que su configuración es más confiable que los ejemplos anteriores y, por lo tanto, sienta una mejor base para una Internet cuántica real. Habiendo demostrado las técnicas con una fibra enrollada, cree que pueden extenderlas fácilmente para trabajar en línea recta. Los métodos desarrollados en este trabajo podrían usarse para construir redes cuánticas entre ciudades en un futuro cercano, dice.

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