Una Internet cuántica viable, una red en la que la información almacenada en qubits se comparte a largas distancias a través del entrelazamiento, daría paso a una nueva era de la comunicación.
Transformaría los campos del almacenamiento de datos, la detección de precisión y la informática.
Los científicos del Fermi Lab., junto con socios de cinco instituciones, han dado un paso significativo en la dirección de la realización de una Internet cuántica.
En un artículo publicado en PRX Quantum, el equipo presenta por primera vez una demostración de una teletransportación sostenida y de larga distancia de qubits hechos de fotones (partículas de luz) con una fidelidad superior a 90%.
Los qubits fueron teletransportados a través de una red de fibra óptica de 44 kilómetros de largo usando detectores de fotón único de última generación, así como equipos listos para usar.
“Estamos encantados con estos resultados”, dijo en un comunicado el científico del Fermilab Panagiotis Spentzouris, director del programa de ciencia cuántica del Fermilab y uno de los coautores del artículo. “Este es un logro clave en el camino hacia la construcción de una tecnología que redefinirá la forma en que conducimos la comunicación global”.
El logro se produce solo unos meses después de que el Departamento de Energía de Estados Unidos diera a conocer su plan para una Internet cuántica nacional en una conferencia de prensa en la Universidad de Chicago.
La teletransportación cuántica es una transferencia “incorpórea” de estados cuánticos de un lugar a otro. La teletransportación cuántica de un qubit se logra mediante el entrelazamiento cuántico, en el que dos o más partículas están inextricablemente vinculadas entre sí. Si un par de partículas entrelazadas se comparte entre dos ubicaciones separadas, sin importar la distancia entre ellas, la información codificada se teletransporta.
El equipo conjunto -investigadores de Fermilab, AT&T, Caltech, Universidad de Harvard, Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y Universidad de Calgary- teletransportó con éxito qubits en dos sistemas: Caltech Quantum Network y Fermilab Quantum Network. Los sistemas fueron diseñados, construidos, puestos en servicio e implementados por el programa de investigación público-privado de Caltech sobre tecnologías y redes cuánticas inteligentes, o IN-Q-NET.
Tanto las redes Caltech como Fermilab, que cuentan con procesamiento de datos casi autónomo, son compatibles tanto con la infraestructura de telecomunicaciones existente como con los dispositivos de almacenamiento y procesamiento cuántico emergentes. Los investigadores los están utilizando para mejorar la fidelidad y la tasa de distribución de entrelazamiento, con énfasis en los complejos protocolos de comunicación cuántica y la ciencia fundamental.
“Con esta demostración estamos comenzando a sentar las bases para la construcción de una red cuántica metropolitana en el área de Chicago”, dijo Spentzouris.
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