Los cristales de memoria cuántica son un paso hacia una internet futurista

Mediante Matthew Sparkes

Una Internet cuántica segura es un paso más allá gracias a la memoria cuántica formada por un cristal, que podría ser una parte crucial de un dispositivo capaz de transmitir fotones entrelazados a una distancia de cinco kilómetros. Sobre todo, es totalmente compatible con las redes de comunicación existentes, lo que lo hace adecuado para su uso en el mundo real.

Los investigadores han tenido durante mucho tiempo visiones de una versión cuántica de Internet, que permitiría a las computadoras cuánticas comunicarse a largas distancias mediante el intercambio de partículas de luz llamadas fotones que han sido unidas por Internet, entrelazamiento cuántico, lo que les permite transmitir estados cuánticos.

El problema es que los fotones se pierden cuando se transmiten a través de largos tramos de cable de fibra óptica. Para los fotones normales esto no es un problema, ya que el equipo de red puede simplemente medirlos y retransmitirlos después de una cierta distancia, así es como funcionan las conexiones normales de datos de fibra óptica. Pero para los fotones entrelazados, cualquier intento de medirlos o amplificarlos cambia su estado.

La solución a esto es un procedimiento llamado teletransportación cuántica. Esto implica medir simultáneamente el estado de un fotón de cada uno de los dos pares de fotones entrelazados, conectando efectivamente los dos fotones más distantes de la cadena.

“Los fotones no sirven para enviar información, sino para compartir entrelazamientos. Entonces puedo usar este enredo. Puedo teletransportar cualquier información cuántica que quiera de A a B ”, dice Myungshik Kim en el Imperial College de Londres.

Pero eso introduce otro problema: todos tus pares entrelazados deben estar listos al mismo tiempo para formar una cadena, lo que se vuelve más difícil en largas distancias. Para resolver este problema, necesita memoria cuántica.

"La idea es que pruebes un enlace, y cuando tengas un resultado, bloquees ese enredo y ese enlace y esperes hasta que el otro enlace también esté listo". Y cuando los otros enlaces estén listos, puede combinarlos. Esto extenderá el enredo a distancias cada vez mayores ”, explica Hugues De Riedmatten del Instituto de Ciencias Fotónicas de Castelldefels, España.

De Reidmatten y su equipo utilizaron cristales de ortosilicato de itrio para almacenar pares de fotones entrelazados durante 25 microsegundos en dos memorias cuánticas separadas. Realizaron el experimento entre dos laboratorios, conectados por 50 metros de cable de fibra óptica, pero teóricamente este tiempo de almacenamiento permitiría que los dispositivos se comuniquen con hasta cinco kilómetros de distancia.

Es importante destacar que los investigadores pudieron almacenar y recuperar fotones en el orden en que se enviaron y transmitirlos utilizando frecuencias y cables de fibra óptica que ya se utilizan en las redes de datos, lo que demuestra que el enfoque debería funcionar fuera del laboratorio. Ahora esperan aumentar la distancia entre los dos dispositivos de memoria aumentando el tiempo máximo de almacenamiento y convirtiéndolo en un repetidor cuántico completamente funcional.

Referencia de la revista: Naturaleza, DOI: 10.1038 / s41586-021-03481-8

Suscríbase a Lost in Space-Time, un boletín mensual gratuito sobre la extrañeza de la realidad