El internet cuántico supera su primera prueba en el mundo real y abre la puerta a nuevas comunicaciones

El internet cuántico dio un paso importante hacia su desarrollo fuera de los laboratorios. Un equipo de científicos del National Institute of Standards and Technology (NIST) consiguió distribuir fotones entrelazados a través de 62 kilómetros de fibra óptica convencional, en una prueba realizada bajo condiciones mucho más cercanas a las de una red real.

Los resultados, publicados en Journal of Optical Communications and Networking, representan un avance para el desarrollo de futuras redes cuánticas. Hasta ahora, buena parte de las demostraciones de comunicaciones cuánticas se habían realizado en entornos controlados, donde las condiciones de las fibras podían mantenerse estables.

En este caso, los investigadores liderados por Thomas Gerrits sometieron el sistema a las perturbaciones habituales de una infraestructura de telecomunicaciones. A pesar de ello, consiguieron mantener las propiedades cuánticas necesarias para distribuir los fotones entrelazados entre instalaciones del NIST y la Universidad de Maryland.

El desafío estaba en los cables

El desarrollo de una internet cuántica enfrenta un problema fundamental: los estados cuánticos son extremadamente sensibles a las alteraciones del entorno. Una fibra óptica convencional puede transportar grandes cantidades de información sin que pequeñas vibraciones o variaciones de temperatura supongan un problema significativo.

En una comunicación cuántica, en cambio, esas perturbaciones pueden modificar las propiedades de los fotones y provocar la pérdida de la información cuántica.

En el experimento, los investigadores utilizaron la polarización de los fotones para codificar la información. La orientación del campo eléctrico de la luz puede cambiar ligeramente cuando una fibra se mueve o experimenta variaciones de temperatura.

Por ello, mantener estable la señal cuántica a lo largo de 62 kilómetros de fibra expuesta al entorno supone una prueba especialmente exigente.

Yicheng Shi, uno de los autores del estudio, describió el experimento como una prueba de estrés para los sistemas de redes cuánticas. El objetivo era comprobar si la tecnología podía funcionar incluso cuando los investigadores no tenían un control absoluto sobre las condiciones del recorrido.

¿Qué es exactamente el internet cuántico?

El concepto de internet cuántico no consiste en reemplazar la red actual para navegar por internet, enviar correos electrónicos o reproducir vídeos. Su propósito sería conectar ordenadores, sensores y otros dispositivos cuánticos, permitiendo compartir información y estados cuánticos entre diferentes ubicaciones.

Una de las tecnologías fundamentales para conseguirlo es el entrelazamiento cuántico. Dos partículas pueden quedar vinculadas mediante una correlación entre sus estados, incluso cuando se encuentran separadas físicamente.

Esto no significa que sea posible enviar información de manera instantánea ni superar la velocidad de la luz. Para transmitir información mediante protocolos de comunicación cuántica se siguen necesitando canales clásicos.

El entrelazamiento, sin embargo, puede convertirse en una herramienta fundamental para conectar distintos dispositivos cuánticos.

Una nueva posibilidad para las comunicaciones seguras

Una de las aplicaciones más conocidas de las redes cuánticas está relacionada con la criptografía cuántica. Determinados protocolos permiten detectar si un tercero intenta interceptar una comunicación, debido a que una medición no autorizada puede alterar el estado cuántico utilizado para transmitir la información.

Esto no significa que una futura internet cuántica sea literalmente imposible de hackear. La seguridad dependerá también de los dispositivos, protocolos y sistemas clásicos que acompañen a la infraestructura cuántica. Su ventaja es que determinadas formas de espionaje pueden hacerse detectables gracias a las propiedades de la física cuántica.

El siguiente paso será ampliar la red

El experimento del NIST no establece un récord de distancia para el entrelazamiento cuántico. Existen demostraciones que han alcanzado distancias mucho mayores mediante satélites y condiciones diferentes.

Su importancia está en otro aspecto: demuestra que los estados cuánticos pueden distribuirse mediante infraestructura terrestre convencional expuesta a las condiciones del mundo real.

En el futuro, redes de este tipo podrían utilizarse para conectar ordenadores cuánticos situados en diferentes lugares y permitir que trabajen de forma coordinada. También podrían facilitar sistemas de medición distribuidos, como redes de sensores o incluso telescopios separados que compartan información cuántica.

El experimento demuestra que uno de los principales obstáculos para sacar las comunicaciones cuánticas del laboratorio puede empezar a superarse: conseguir que los delicados estados cuánticos sobrevivan al mismo entorno en el que funcionan las redes de telecomunicaciones actuales.