Nuevas investigaciones nos acercan más hacia el Internet Cuántico, ofreciendo capacidades de seguridad militar, percepción y cronometraje, que no son posibles con los enfoques de redes tradicionales.
El Laboratorio Central de Investigaciones del Ejército, para el Desarrollo de la Capacidad de Combate y Distribución de la Información Cuántica de los Estados Unidos, vio como los investigadores de la Universidad de Innsbruck lograban un récord en la transferencia del entrelazamiento cuántico, entre la materia y la luz, a una distancia de 50 kilómetros utilizando cables de fibra óptica.
El entrelazamiento es una correlación que se puede crear entre entidades cuánticas, como los qubits. Cuando se entrelazan dos qubits y se realiza una medición en uno, afectará el resultado de una medición realizada en el otro, incluso si ese segundo qubit está físicamente muy lejos.
«Al variar el estado de un qubits entrelazado, el otro responde de modo instantáneo, sin interesar la distancia entre ellos”.
«Estos [50 kilómetros] son dos órdenes de magnitud más de lo que era posible anteriormente, y es una distancia práctica para comenzar a construir redes cuánticas entre ciudades», dijo el Dr. Ben Lanyon, físico experimental de la Universidad de Innsbruck y el investigador principal del proyecto, cuyos hallazgos se publican en la revista Nature Quantum Información.
Las redes cuánticas interurbanas estarían compuestas por nodos de red distantes de qubits físicos, que, a pesar de la gran separación física, están entrelazados. Los investigadores dijeron que esta distribución del entrelazamiento es esencial para establecer un internet cuántico.
«La demostración es un gran paso hacia adelante para lograr entrelazamientos distribuidos a gran escala», dijo la Dra. Sara Gamble, administradora del programa del Ejército que apoya la investigación. «La calidad del entrelazamiento, después de viajar a través de la fibra también, es lo suficientemente alta en el otro extremo para cumplir con algunos de los requisitos para algunas de las aplicaciones de redes cuánticas más difíciles».
El equipo de investigación comenzó el experimento con un átomo de calcio atrapado en una trampa de iones. Usando rayos láser, los investigadores escribieron un estado cuántico en el ion, y simultáneamente lo excitaron para emitir un fotón en el que se almacena la información cuántica. Como resultado, los estados cuánticos del átomo y la partícula de luz se entrelazaron.
El desafío es transmitir el fotón a través de cables de fibra óptica.
«El fotón emitido por el ion de calcio tiene una longitud de onda de 854 nanómetros y es rápidamente absorbido por la fibra óptica», dijo Lanyon.
Por lo tanto, su equipo envió inicialmente la partícula de luz a través de un cristal no lineal iluminado por un láser fuerte. La longitud de onda del fotón se convirtió en el valor óptimo para viajes de larga distancia: la longitud de onda estándar de telecomunicaciones actual de 1.550 nanómetros.
Luego, los investigadores enviaron este fotón a través de la línea de fibra óptica de 50 kilómetros de largo. Sus mediciones muestran que los átomos y las partículas de luz todavía estaban entrelazados, incluso después de la conversión de la longitud de onda y la distancia recorrida.
«La elección de usar calcio significa que estos resultados también proporcionan un camino directo para realizar una red entrelazada de relojes atómicos en una gran distancia física, ya que el calcio puede ser atrapado con un qubit de «reloj» de alta calidad. Las redes de reloj entrelazadas a gran escala son de gran interés para el Ejército por su posición de precisión, navegación y aplicaciones de sincronización», dijo el Dr. Fredrik Fatemi, un investigador del Ejército que también administra conjuntamente el programa.
Fuente: ScienceDaily.
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