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La compañía japonesa de telecomunicaciones supera el récord de distancia de enredo
El entrelazamiento es el extraño fenómeno cuántico en el que dos partículas están tan profundamente vinculadas que comparten la misma existencia, aunque puedan estar separadas por grandes distancias. En el lenguaje de la mecánica cuántica, ambas partículas se describen mediante una única función de onda.
El entrelazamiento hace posible todo tipo de fenómenos exóticos que no pueden ocurrir en el mundo ordinario no cuántico. Los físicos usan regularmente el entrelazamiento para teletransportar partículas de una parte del universo a otra, sin viajar a través del espacio intermedio. También utilizan el entrelazamiento para enviar mensajes secretos que no se pueden descifrar. Y el entrelazamiento es un ingrediente crucial en la computación cuántica y en una Internet cuántica.
De hecho, muchos físicos creen que el entrelazamiento es tan importante que es probable que se convierta en un recurso valioso que se compra y vende en redes futuras, como el oro cuántico.
Por tanto, la capacidad de distribuir partículas entrelazadas de largas distancias es cada vez más valiosa. En este blog, hemos seguido a varios equipos mientras corrían para romper varios récords de distancia por fenómenos que dependen del enredo. El año pasado, por ejemplo, un equipo chino reclamó el récord de distancia para teletransportar fotones en una distancia de 97 kilómetros solo para encontrar un equipo europeo rompiendo el récord solo unos meses después.
Hoy, un equipo japonés va aún más lejos. Takahiro Inagaki y algunos amigos de los Laboratorios de Investigación Básica de NTT en Kanagawa dicen que han distribuido fotones entrelazados a una distancia de 300 kilómetros. Este resultado experimental para la distribución de entrelazamiento en 300 km de fibra óptica ilustra el potencial de los experimentos de fibra relacionados con la comunicación cuántica de larga distancia, dicen.
Estos tipos crearon fotones entrelazados mediante un proceso estándar conocido como conversión descendente paramétrica. Esto convierte un solo fotón de alta energía en dos fotones entrelazados de baja energía al pasar a través de un cristal de niobato de litio.
Cada fotón entrelazado luego pasa a un rollo de fibra óptica de 150 kilómetros de largo. Luego, el equipo probó los pares de fotones que emergieron para verificar que todavía estaban entrelazados, que de hecho lo estaban.
El problema con este tipo de experimentos es que la mayoría de los fotones son absorbidos por la fibra óptica. Y cuanto más viajan los fotones, más probabilidades hay de que sean absorbidos. Entonces, solo una pequeña fracción de los fotones originales emerge al final de una fibra de 150 kilómetros.
Además, los detectores de fotones están lejos de ser perfectos y, a menudo, registran fotones cuando no hay ninguno presente. Este llamado recuento oscuro introduce ruido que puede inundar los pocos fotones que interesan a los físicos.
Inagaki y compañía han superado esto con una nueva generación de detectores de fotones superconductores que tienen un recuento de oscuridad mucho más bajo de lo que era posible anteriormente.
Eso es impresionante, pero el nuevo trabajo tiene claras limitaciones. Inagaki y calculan que en su experimento actual, la cantidad de pares de fotones que emergen permitiría una velocidad de datos de aproximadamente 1 bit cada 10 millones de segundos. Sin embargo, dicen que mejores detectores en un futuro cercano deberían mejorar eso. Por lo tanto, aunque la distribución de claves cuánticas sobre 300 km en fibra es difícil de lograr con nuestra configuración experimental actual, será posible con detectores mejorados y una configuración experimental más estable para tiempos de medición prolongados, dicen.
Sin embargo, este nuevo trabajo demuestra una ambición considerable y ciertamente muestra el valor que los físicos le dan a la capacidad de transmitir entrelazamientos.
Ref: arxiv.org/abs/1310.5473 : Distribución de enredos en 300 km de fibra