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Los Físicos tienen la esperanza de que las comunicaciones cuánticas abarcarán varios países en el 2030.

Hace un año, esta semana, los físicos lanzaron el primer satélite cuántico del mundo. A diferencia de los discos que entregan los torneos de cricket y el cómico Howard Stern, este gigante de 1,400 libras no emite ondas de radio. En cambio, los físicos lo diseñaron para enviar y recibir bits de información codificados en delicados fotones de luz infrarroja. Es una prueba de una tecnología conocida como comunicaciones cuánticas, que según los expertos podría ser mucho más segura que cualquier sistema de retransmisión de información existente.

Han mantenido el satélite ocupado. Este verano, el grupo ha publicado varios artículos en Science and Nature en los que enviaron los llamados fotones entrelazados entre el satélite, apodado Micius, en honor a un antiguo filósofo chino, y múltiples estaciones terrestres. Si las comunicaciones cuánticas fueran como enviar una carta, los fotones entrelazados son como un sobre: ​​llevan el mensaje y lo mantienen seguro. Jian-Wei Pan de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, quien lidera la investigación sobre el satélite, ha dicho que quiere lanzar más satélites cuánticos en los próximos cinco años. Para el año 2030, que se espera que las comunicaciones cuánticas abarcar varios países. En 10 años, puede esperar una Internet cuántica.

Lo que significa … ¿qué exactamente? En los términos más simples, implicará que varias partes se envíen información entre sí en forma de señales cuánticas, pero los expertos no han descubierto realmente qué hará más allá de eso. “’Internet cuántico’ es un término vago”, dice el físico Thomas Jennewein de la Universidad de Waterloo. “A la gente, incluyéndome a mí, le gusta usarlo. Sin embargo, no existe una definición real de lo que significa».

Esto se debe a que gran parte de la tecnología está todavía en pañales. Los físicos todavía no pueden controlar y manipular muy bien las señales cuánticas. Es posible que el satélite cuántico de Pan haya podido enviar y recibir señales, pero en realidad no puede almacenar información cuántica; las mejores memorias cuánticas solo pueden conservar información durante menos de una hora. Y los investigadores aún no saben qué material produce la mejor memoria cuántica.

También no están seguros de cómo habían transmitido señales de forma eficaz entre los nodos de la red futura cuántica. Cubrir la Tierra con satélites cuánticos es caro: los de Pan cuestan 100 millones de dólares. La transmisión terrestre a través de fibra óptica tampoco es perfecta: las señales cuánticas se extinguen después de aproximadamente 60 millas de transmisión. Las señales tampoco pueden amplificarse como una señal electrónica. Entonces, los investigadores están desarrollando dispositivos especiales conocidos como repetidores cuánticos que pueden transmitir señales a largas distancias.

Esa investigación llevará tiempo. Incluso si Pan pone su red internacional en funcionamiento para el 2030, no es como si estuviera manejando sus redes sociales para entonces. Y quizás tampoco quisiéramos que lo hiciera. El hecho de que algo sea «cuántico» no significa que sea automáticamente mejor, dice el físico Kai-Mei Fu de la Universidad de Washington. “En muchos casos, no tiene mucho sentido para comunicar la mecánica cuántica”, dice el científico. Las señales cuánticas tienen propiedades extrañas como la superposición, donde la ubicación de una partícula es una distribución de probabilidad y no tiene una ubicación precisa. La mayor parte de la comunicación entre humanos aún sería mucho más fácil de expresar mediante la codificación de unos y ceros antiguos y regulares en relámpagos de electricidad.

¿Por lo tanto, cual es el punto de esta? En un futuro próximo, la Internet cuántica podría convertirse en una rama especializada de la Internet normal. Grupos de investigación de todo el mundo están desarrollando chips que podrían permitir que una computadora clásica se conecte a una red cuántica. La gente usaría la computación clásica la mayor parte del tiempo y se conectaría a la red cuántica solo para tareas específicas.

Por ejemplo, dice el físico Renato Renner de ETH Zúrich, podría conectar una computadora personal clásica a una red cuántica para enviar un mensaje usando criptografía cuántica, posiblemente la tecnología cuántica más madura. En criptografía cuántica, un remitente utiliza una criptografía codificada en una señal cuántica para cifrar un mensaje. De acuerdo con las leyes de la mecánica cuántica, si alguien intentara interceptar la clave, la destruiría.

La Internet cuántica también podría ser útil para posibles esquemas de computación cuántica, dice Fu. Empresas como Google e IBM están desarrollando computadoras cuánticas para ejecutar algoritmos específicos más rápido que cualquier computadora existente. En lugar de vender a las personas computadoras cuánticas personales, han propuesto poner su computadora cuántica en la nube, donde los usuarios iniciarían sesión en la computadora cuántica a través de Internet. Mientras ejecutan sus cálculos, es posible que quieran transmitir información cifrada cuánticamente entre su computadora personal y la computadora cuántica basada en la nube. “Es posible que los usuarios no quieran enviar su información de forma clásica, donde podría ser escuchada a escondidas”, dice Fu.

Pero tomará un tiempo, si es que alguna vez, antes de que una red cuántica se vuelva tan grande o versátil como nuestra Internet actual. “Para llegar al punto en que miles de millones de dispositivos cuánticos estén conectados a la misma red, donde cualquier dispositivo conectado pueda hablar con cualquier otro dispositivo, tendríamos suerte de verlo en nuestra vida”, dice Jennewein.

El progreso incremental no molesta a Renner. Está emocionado de que estos experimentos inspiren a los físicos a pensar en la mecánica cuántica de nuevas formas. «Todos estos desarrollos ciertamente ayudarán a nuestra comprensión de la física», dice. “Como físico, quiero enfatizar que no solo nos guiamos por las aplicaciones, sino también por nuestra búsqueda de comprensión”. Sin embargo, como consumidores, estaremos esperando nuestros nuevos dispositivos .

Fuente: Sophia Chen / Wired

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