Logran transmitir por fibra óptica información cifrada cuántica a más de 600 kilómetros

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Los nuevos resultados representan un paso importante hacia la comunicación cuántica a larga distancia.

Al implementar una nueva técnica de estabilización de señal, los investigadores pudieron lograr una comunicación cuántica segura en un récord de 605 kilómetros de fibra utilizando el protocolo de distribución de claves cuánticas de campo doble (QKD).

La nueva demostración allana el camino para la transmisión de información cifrada cuántica de alta seguridad a largas distancias, como entre ciudades.

“Esta investigación amplía el rango de comunicaciones cuánticas basadas en fibra más allá de los 600 km por primera vez, y creemos que las técnicas que hemos introducido aquí pueden ser relevantes para otras aplicaciones de fotón único sensibles a la fase”, dijo Mirko Pittaluga.

“Esto nos permitirá construir redes de fibra a escala nacional y continental que conecten las principales áreas metropolitanas.

Junto con los enlaces por satélite, ahora podemos imaginar redes cuánticas verdaderamente globales”, continuó Andrew Shields, director de la división de tecnología cuántica de Toshiba Europa.

QKD permite que dos usuarios en diferentes lugares establezcan una cadena secreta común de bits intercambiando fotones que normalmente se transmiten a través de una fibra óptica.

Lograr la transmisión a largas distancias es uno de los mayores desafíos para la implementación práctica de la comunicación cuántica porque existe un límite fundamental en la distancia que pueden viajar los fotones antes de que la señal se degrade debido a la dispersión o absorción.

Si bien los repetidores ópticos resuelven este problema para la transmisión de datos de fibra óptica tradicional, ha resultado difícil crear un repetidor confiable para información codificada cuántica.

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El protocolo QKD de campo doble recientemente desarrollado tiene el potencial de superar la limitación de distancia, pero se necesitan nuevos métodos para usarlo con longitudes de fibra de más de 500 kilómetros.

En el nuevo trabajo, los investigadores desarrollaron una configuración experimental y una técnica de estabilización de fase para QKD de campo doble.

El enfoque de estabilización, que se basa en la multiplexación por división de longitud de onda, utiliza dos señales ópticas de referencia en diferentes longitudes de onda para minimizar las fluctuaciones de fase en largas distancias.

El equipo de investigación demostró que el nuevo enfoque podría lograr un rendimiento similar al de un repetidor al tiempo que tolera pérdidas ópticas más allá del límite tradicional de 100 dB en un canal cuántico de 605 kilómetros de largo.

También pudieron probar diferentes variantes del protocolo TF-QKD.

El nuevo enfoque de estabilización también podría aplicarse a otros protocolos y aplicaciones de comunicación cuántica, como la mejora de los telescopios interferométricos.

Estos resultados se obtuvieron en un entorno de laboratorio, pero la evidencia experimental obtenida recientemente confirma la aplicabilidad de esta técnica de estabilización en fibras desplegadas en el campo.

El equipo ahora está trabajando para realizar una prueba de campo.

Fuente: OPTICA