La investigación en la tecnología cuántica ha dado un paso significativo hacia la realización de una Internet cuántica a nivel global, gracias a dos innovaciones recientes en el almacenamiento de información cuántica. Estos avances podrían permitir en el futuro comunicaciones seguras a través de cientos o miles de kilómetros.
La Internet actual transmite información mediante cadenas de bits digitales, es decir, ceros y unos, en forma de señales eléctricas u ópticas. Sin embargo, una Internet cuántica utilizaría bits cuánticos o qubits. Estos dependen de una propiedad cuántica llamada entrelazamiento, por la cual partículas distantes pueden estar conectadas de tal manera que la medición de una partícula afecta instantáneamente el estado de la otra, sin importar la distancia que las separa.
Para enviar estos qubits entrelazados a largas distancias, se necesitaría un dispositivo denominado repetidor cuántico. Este aparato tendría la capacidad de almacenar estados entrelazados en memoria y reproducirlos para su transmisión posterior. Sería necesario colocar estos repetidores a intervalos a lo largo de una red de larga distancia para asegurar que la señal viaje de un punto A a un punto B sin degradarse.
Aunque los repetidores cuánticos aún no son una realidad, dos grupos de investigadores han logrado recientemente demostrar la memoria de entrelazamiento de larga duración en redes cuánticas sobre decenas de kilómetros, un componente crucial para estos dispositivos.
Can Knaut, de la Universidad de Harvard, y sus colegas, han configurado una red cuántica con dos nodos unidos por un bucle de fibra óptica de 35 kilómetros en la ciudad de Boston. Cada nodo tiene un qubit de comunicación para transmitir información y un qubit de memoria para almacenar el estado cuántico hasta por un segundo. Knaut sugiere que estos experimentos acercan considerablemente la posibilidad de demostrar un repetidor cuántico funcional.
En un trabajo separado, Xiao-Hui Bao de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China y su equipo han entrelazado tres nodos, cada uno separado por aproximadamente 10 kilómetros en la ciudad de Hefei. Los nodos utilizan nubes superenfriadas de cientos de millones de átomos de rubidio para generar fotones entrelazados. La clave de esta red es la capacidad de sincronizar la frecuencia de los fotones en el nodo central, crucial para la conexión entre diferentes nodos en futuros repetidores cuánticos.
Estas demostraciones de memoria de entrelazamiento cuántico representan un logro significativo en comparación con el estado de la tecnología de Internet cuántica hace una década. Sin embargo, para alcanzar una red plenamente funcional con repetidores cuánticos, será necesario aumentar las tasas de generación de entrelazamiento, indica Mohsen Razavi de la Universidad de Leeds, Reino Unido.
Alex Clark, de la Universidad de Bristol, Reino Unido, comenta que estos avances apuntan hacia una red cuántica escalable y apta para un gran número de usuarios. No obstante, las actuales tasas de entrelazamiento son lentas y limitadas por diversas eficiencias en los sistemas, lo que requerirá una considerable ingeniería de redes cuánticas y clásicas para reducir pérdidas e incrementar eficiencias.
