TGW DIGITAL | Un equipo de ingenieros de la Universidad Northwestern (Estados Unidos) ha alcanzado un avance revolucionario en el campo de la comunicación cuántica al lograr con éxito el teletransporte cuántico a lo largo de 30 kilómetros de cable de fibra óptica convencional. Este logro es significativo, ya que demuestra la viabilidad de integrar la teletransportación cuántica en las infraestructuras de comunicación actuales, como las redes de internet que ya utilizan estos cables para transmitir datos a alta velocidad.
El estudio, publicado en la revista Optica, marca un punto de inflexión en la investigación sobre cómo las redes cuánticas y clásicas pueden coexistir y complementarse. “Lo que hemos logrado es increíblemente emocionante, ya que no se pensaba posible alcanzar este tipo de teletransporte cuántico utilizando la infraestructura de fibra óptica convencional”, señaló Prem Kumar, director del estudio y experto en comunicación cuántica en Northwestern. Según Kumar, este experimento allana el camino hacia redes cuánticas más robustas que pueden compartir la misma infraestructura con las redes clásicas.
El Concepto de Teletransporte Cuántico
El teletransporte cuántico se basa en el fenómeno de entrelazamiento cuántico, en el cual dos partículas se encuentran correlacionadas de manera que el estado de una influye instantáneamente en el estado de la otra, independientemente de la distancia que las separa. Esta propiedad permite transmitir información a través de distancias vastas sin necesidad de enviar físicamente las partículas.
En este caso, los fotones, que son partículas de luz que transportan información cuántica, fueron enviados a través de un cable de fibra óptica convencional. Aunque se podría pensar que estos fotones se perderían entre la saturación de datos de las señales clásicas, los investigadores encontraron una forma de mitigar la interferencia.
Innovación Técnica: Minimización de la Interferencia
El equipo de Northwestern se enfrentó a un desafío importante: los fotones cuánticos son extremadamente delicados y su transmisión podría verse opacada por el intenso tráfico de datos de internet que también circula por las mismas fibras. Para superar esto, los investigadores estudiaron minuciosamente la dispersión de la luz en los cables de fibra óptica y ajustaron la longitud de onda de los fotones cuánticos para evitar que se “ahogaran” en las señales clásicas. Además, instalaron filtros especiales para reducir el ruido generado por las transmisiones de internet.
Kumar explicó que este enfoque permitió realizar comunicaciones cuánticas sin la interferencia de los canales de datos tradicionales: “Al colocar nuestros fotones en un punto preciso, minimizamos los efectos de dispersión, lo que resultó en una comunicación cuántica eficiente, sin las interferencias de las señales clásicas”.
Se demostró que es posible combinar la comunicación cuántica con los cables de Internet existentes, lo que simplifica enormemente la infraestructura necesaria para las aplicaciones computación cuántica.
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— Noticiero Científico y Cultural Iberoamericano (@NCCIberoamerica) December 21, 2024
El Experimento y los Resultados
En el experimento, los investigadores enviaron simultáneamente información cuántica y datos convencionales a través de un cable de fibra óptica de 30 kilómetros, con un fotón ubicado en cada extremo del cable. Mientras tanto, se monitoreó la calidad de la información cuántica en el receptor, mientras se realizaban mediciones cuánticas en el punto medio. Los resultados mostraron que la información cuántica fue transmitida correctamente, a pesar de que la fibra óptica estaba simultáneamente transportando un tráfico de internet de 400 gigabits por segundo.
Desafíos y Perspectivas Futuras
Aunque el experimento representa un paso importante, los investigadores reconocen que aún existen desafíos. Según Carlos Sabín, investigador Ramón y Cajal en el departamento de Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid, los resultados mostraron una diferencia de aproximadamente el 10 % entre la información cuántica emitida y la recibida. Sin embargo, esta diferencia es comparable a la de las redes cuánticas experimentales anteriores, que no contaban con la misma infraestructura compartida.
Sabín destaca que esta diferencia refleja el hecho de que las comunicaciones cuánticas aún se encuentran en una fase temprana de desarrollo. No obstante, el hecho de que la infraestructura de fibra óptica convencional pueda soportar tanto tráfico cuántico como clásico sugiere que las redes cuánticas del futuro podrían aprovechar las infraestructuras existentes, lo que reduciría significativamente los costos de implementación.
Mirando Hacia el Futuro
El equipo de Northwestern ya está planeando extender los experimentos a distancias aún mayores y probar la transferencia de entrelazamiento cuántico utilizando dos pares de fotones. También estudian la posibilidad de realizar estos experimentos en cables ópticos enterrados, más representativos de la infraestructura de redes en el mundo real.
Con la integración de redes cuánticas y clásicas, los avances en teletransporte cuántico podrían acelerar la construcción de una infraestructura global de comunicaciones cuánticas, que haría posible la transferencia de información a velocidades casi instantáneas, abriendo nuevas fronteras para las telecomunicaciones, la computación cuántica y las aplicaciones de seguridad de última generación.
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