Logran la primera teletransportación cuántica sostenida a larga distancia

En un gran avance para la búsqueda de la Internet cuántica, una tecnología que revolucionaría la computación de muchas maneras, un consorcio de instituciones reconocidas ha anunciado la primera demostración de teletransportación cuántica sostenida de alta fidelidad a largas distancias.

Liderada por Caltech, una colaboración entre Fermilab, AT&T, la Universidad de Harvard, el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y la Universidad de Calgary informa sobre la exitosa teletransportación de qubits, unidades básicas de información cuántica, a través de 22 kilómetros de fibra en dos bancos de pruebas: la Red Caltech Quantum y la Fermilab Quantum Network.

“El equipo ha estado trabajando persistentemente y manteniendo la cabeza baja en los últimos años”, dijo Maria Spiropulu, física de partículas en Caltech que dirige el programa de investigación INQNET y es coautora del nuevo artículo.

Aunque la colaboración sabía que había “logrado resultados significativos” en la primavera de 2020, agregó Spiropulu, se abstuvieron de compartir la noticia, incluso de manera informal en las redes sociales, hasta la publicación del estudio completo esta semana.

“Queríamos ir más allá de este tipo de investigación y dar pasos importantes en un camino para realizar aplicaciones de la vida real para las comunicaciones y redes cuánticas y probar ideas de física fundamental“, dijo Panagiotis Spentzouris, director del Programa de Ciencia Cuántica en Fermilab.

“Entonces, cuando finalmente lo hicimos, el equipo estaba eufórico, muy orgulloso de lograr estos resultados récord de alta calidad“, continuó.

“Y estamos muy emocionados de poder pasar a la siguiente fase, utilizando los conocimientos y las tecnologías de este trabajo para el despliegue de redes cuánticas“.

Los investigadores dicen que su experimento utilizó equipos “listos para usar” que son compatibles tanto con la infraestructura de telecomunicaciones existente como con las tecnologías cuánticas emergentes.

Los resultados “proporcionan una base realista para una Internet cuántica de alta fidelidad con dispositivos prácticos“, según un estudio publicado en la revista PRX Quantum.

La teletransportación cuántica no implica la transferencia real de materia.

Más bien, las partículas cuánticas están entrelazadas (dependen unas de otras, incluso a largas distancias) y de alguna manera conocen la propiedad de su otra mitad.

En cierto modo, las partículas entrelazadas se comportan como si fueran conscientes de cómo se está comportando la otra partícula.

Las partículas cuánticas, en cualquier punto, se encuentran en un estado cuántico de probabilidades, donde las propiedades como la posición, el momento y el giro de la partícula no se determinan con precisión hasta que se realiza alguna medición.

Para partículas entrelazadas, el estado cuántico de cada una depende del estado cuántico de la otra; si se mide una partícula y cambia de estado, por ejemplo, el estado de la otra partícula cambiará en consecuencia.

El estudio tenía como objetivo teletransportar el estado de los qubits cuánticos, o “bits cuánticos”, que son las unidades básicas de la computación cuántica.

Según el estudio, los investigadores establecieron lo que es básicamente una red compacta con tres nodos: Alice, Charlie y Bob.

En este experimento, Alice envía un qubit a Charlie.

Bob tiene un par de qubits entrelazados y también envía un qubit a Charlie, donde interfiere con el qubit de Alice.

Charlie proyecta el qubit de Alice en un estado cuántico de Bell entrelazado que transfiere el estado del qubit original de Alice al qubit restante de Bob.

El avance es notable por varias razones.

Muchas demostraciones previas de teletransportación cuántica han demostrado ser inestables a largas distancias.

Por ejemplo, en 2016, investigadores de la Universidad de Calgary pudieron realizar teletransportación cuántica a una distancia de seis kilómetros.

Este fue el récord mundial en ese momento y fue visto como un gran logro.

El objetivo final es crear redes cuánticas que utilicen el entrelazamiento y la superposición para aumentar enormemente la velocidad, la potencia y la seguridad de la computación en relación con las computadoras clásicas.

Por ejemplo, el Departamento de Energía de EE. UU. tiene un plan ambicioso para construir una red cuántica entre sus laboratorios nacionales.

Cualquier campo que dependa de las computadoras se vería afectado por la realización de esta tecnología, aunque gran parte del enfoque del potencial futuro de las redes cuánticas gira en torno a la criptografía, los algoritmos de búsqueda, los servicios financieros y las simulaciones cuánticas que podrían modelar fenómenos complejos.

La computación cuántica ha estado en el horizonte durante años, y este estudio nos acerca un paso más a realizarla en una escala práctica.

Pero no espere navegar por una Internet cuántica en el corto plazo.

“La gente en las redes sociales está preguntando si deberían registrarse en un proveedor de Internet cuántico (en broma, por supuesto)“, dijo Spiropulu.

“Necesitamos (mucho) más trabajo de I+D“.

Ahora que Fermilab, Caltech y sus socios han demostrado este paso clave hacia estas redes, el equipo planea desarrollar aún más la tecnología de la información cuántica mediante la construcción de una red a escala metropolitana, llamada Illinois Express Quantum Network, alrededor de Chicago.

“Hay muchos frentes que debemos impulsar”, dijo Spentzouris, “tanto en las aplicaciones de las tecnologías de redes y comunicaciones cuánticas como en el avance de la ingeniería de los sistemas.

Ya estamos trabajando arduamente en el desarrollo de la arquitectura, los procesos y los protocolos para las redes cuánticas y en la optimización de algunas métricas, incluida la tasa de comunicaciones y el alcance“.

Fuentes: Vice, Futurism