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Un entrelazamiento a 50 km revive el sueño del internet 100% seguro

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Un nuevo enfoque ha conseguido entrelazar dos partículas separadas por un cable de fibra óptima a 50 kilómetros de distancia. Este podría ser el enfoque que siente las bases del futuro internet cuántico y podría usarse dentro de poco para establecer redes entre distintas ciudades

  • por Douglas Heaven | traducido por Ana Milutinovic
  • 17 Febrero, 2020

Albert Einstein no quería estudiar el extraño concepto del entrelazamiento cuántico y se burló de él definiéndolo como una "espeluznante acción a distancia". Pero 100 años más tarde, la pesadilla de Einstein podría ayudar a crear un internet más seguro, gracias a la técnica más fiable hasta la fecha para entrelazar varios nodos a lo largo de los cables de fibra óptica.

Con el entrelazamiento, un objeto puede entrar en superposición cuántica, bajo la que se presenta múltiples estados de forma simultánea, como el gato de Schrödinger que está vivo y muerto a la vez, y esa superposición se podría compartir con otro objeto. En teoría, estos objetos mantendrían esa conexión incluso estando separados, de modo que al medir uno se revelaría el estado del otro, sin importar lo lejos que esté.

Este fenómeno no interesa solo a los físicos cuánticos. El internet cuántico permitiría comunicar mensajes sensibles de forma ultrasegura. Una técnica para lograrlo consistiría en cifrar un par de claves digitales, una tecnología conocida como distribución de claves cuánticas (QKD, por sus siglas en inglés). Si dos personas tienen estas claves, pueden comunicarse sin temer a los espías, porque cualquier intento de espiar el contenido cambiaría el estado de las claves y se descubriría.

Pero la QKD requiere medir el estado de las claves cifradas de forma cuántica, y dado que esa medición puede verse afectada por las condiciones en los dispositivos de envío y recepción, habría que conocer sus condiciones físicas exactas. Eso puede resultar poco práctico, porque incluso pequeñas fluctuaciones físicas alterarían las mediciones.

Es por eso que se han usado las peculiaridades del entrelazamiento cuántico para sentar la base de un enfoque aún mejor. Bajo este enfoque, lograr el entrelazamiento sería mucho más difícil pero, a largo plazo, podría proporcionar un internet cuántico más útil que el que ofrecen las claves cuánticas. Al entrelazar nodos en una red, se establece una conexión entre las partículas entrelazadas que no depende de los dispositivos en sí y evita el requisito poco realista de conocer su estado exacto.

Al menos, en principio. En la práctica, el entrelazamiento también requiere unas condiciones ideales. Los sistemas cuánticos son sensibles a la más mínima perturbación: un cambio de temperatura o un ligero movimiento podrían destruirlo todo. Un innovador experimento en 2015 mostró que el entrelazamiento cuántico funcionaba a una distancia de 1,3 kilómetros. En los años posteriores, los investigadores han ido separando aún más las partículas entrelazadas enviándolas por la fibra óptica e incluso hasta un satélite y viceversa. Pero la fiabilidad de su entrelazamiento siempre ha sido muy baja.

En un artículo publicado recientemente en Nature, el investigador de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China en Hefei Pan Jian-Wei y sus colegas describen un experimento en el que demuestran el entrelazamiento a través de más de 50 kilómetros de fibra enrollada en un laboratorio y con menos errores de transmisión que en los intentos anteriores. "Se trata de una gran mejora", según Pan, a quien se conoce como el "padre de lo cuántico".

El truco consiste en encontrar formas eficientes de entrelazar dos partículas. El equipo utilizó un átomo, que permaneció en su lugar, y un fotón, que fue enviado por la fibra. Descubrieron que podían crear un par de nodos entrelazados de manera mucho más fiable de lo que habían conseguido los experimentos anteriores, incluido ese punto de referencia en kilómetros, superado en cinco órdenes de magnitud.

¿Por qué es tan importante este resultado? "Está genial, pero no tanto como parece", opina la investigadora de QuTech, un centro de investigación de computación cuántica e internet cuántico en Delft (Países Bajos), Stephanie Wehner. El equipo de Pan usó 50 kilómetros de fibra enrollada, lo que requiere un impresionante grado de control sobre todo el sistema. Pero demostrar el entrelazamiento entre dos nodos situados en el mismo sitio es mucho más fácil que cuando en realidad están a 50 kilómetros de distancia.

La distancia es un factor. El equipo de Pan también afirma que su propuesta es más fiable que los ejemplos anteriores y que, por lo tanto, establece una mejor base para el internet cuántico real. Habiendo demostrado su enfoque con fibra enrollada, consideran que podrían extenderla fácilmente para trabajar como en una línea recta. Los métodos desarrollados en este trabajo podrían usarse en un futuro próximo para construir redes cuánticas entre distintas ciudades, concluyen los investigadores.

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