Los científicos han logrado obtener dos recuerdos cuánticos enredado en más de 50 kilómetros (31 millas) de cables de fibra óptica, casi 40 veces el récord anterior.
Este logro hace que la idea de una Internet cuántica súper rápida y súper segura sea mucho más plausible.
La comunicación cuántica se basa en entrelazamiento cuántico, o lo que Einstein llamó 'acción espeluznante a distancia': donde dos partículas se unen de manera inextricable y dependen unas de otras, incluso si no están en el mismo lugar.
La memoria cuántica es el equivalente cuántico de la memoria informática clásica: la capacidad de almacenar información cuántica y mantenerla para un momento posterior, y si vamos a llegar al escenario donde computadoras cuánticas en realidad son praCético y útil, hacer que esta memoria fija funcione es una parte importante.
"El significado principal de este documento radica en extender la distancia de enredado en la fibra (óptica) entre las memorias cuánticas a la escala de la ciudad", dijo el líder del equipo Jian-Wei Pan, de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China dijo a la Australian Broadcasting Corporation
En cuanto a la partícula de fotones (luz) entrelazamiento va, lo hemos logrado sobre el espacio vacío y las fibras ópticas en grandes distancias en el pasado, pero agregar memoria cuántica hace que el proceso sea mucho más complicado. Los investigadores sugieren que un tipo diferente de enfoque podría ser mejor para esto: entrelazamiento átomo-fotón sobre nodos sucesivos, donde los átomos son los nodos y los fotones transmiten los mensajes.
En otras palabras, el fotón se enreda con un giro, donde se agrega materia atómica a la mezcla para producir eficiencia, confiabilidad y estabilidad adicionales.
Con la derecha red de nodos, esto podría proporcionar una mejor base para la Internet cuántica que la pura entrelazamiento cuántico usando fotones solos.
En este experimento, las dos unidades de almacenamiento para la memoria cuántica eran átomos de rubidio enfriados a un estado de baja energía. Cuando se combinan con fotones enredados, cada uno se convierte en parte de un sistema enredado.
Desafortunadamente, cuanto mayores sean las distancias que debe recorrer un fotón para moverse entre átomos, mayor es el riesgo de que ese sistema se altere, por lo que este nuevo registro es tan impresionante.
La clave para la gran mejora en la distancia fue una técnica llamada mejora de la cavidad, que trabaja para reducir la pérdida de acoplamiento de fotones durante el enredo.
En términos simples, esto funciona colocando los átomos de la memoria cuántica en anillos especiales, esto reduce el ruido aleatorio que podría interferir y destruir la memoria. La cavidad tiene la ventaja adicional de mejorar la recuperación de la información cuántica.
Los átomos y fotones acoplados producidos por la mejora de la cavidad forman el nodo. Los científicos convirtieron los fotones a una frecuencia adecuada para transmitir a través de redes de telecomunicaciones, en este caso una red de telecomunicaciones del tamaño de una ciudad.
El equipo de Pan ha establecido un registro de entrelazamiento cuántico antes, transmitiendo fotones enredados entre un satélite y la Tierra a través de una distancia de 1,200 km (750 millas) en 2017. Este sistema de satélite funciona bien en el espacio, pero en la atmósfera de la Tierra con toda la interferencia, los cables de fibra óptica pueden reducir la pérdida de señal.
En este experimento, los nodos de átomos estaban en el mismo laboratorio, pero los fotones aún tenían que viajar a través de cables que se extendían más de 50 km. Hay desafíos en la separación de los átomos, pero la prueba de concepto está ahí.
"A pesar del enorme progreso, en la actualidad la separación física máxima alcanzada entre dos nodos es de 1.3 kilómetros (0.8 millas), y los desafíos para distancias más largas permanecen", explican los investigadores en su artículo publicado.
"Nuestro experimento podría extenderse a nodos físicamente separados por distancias similares, lo que formaría un segmento funcional de la red cuántica atómica, allanando el camino para establecer el enredo atómico en muchos nodos y en distancias mucho más largas".
Ahí es cuando las cosas se pondrían realmente interesantes. Si bien las memorias cuánticas podrían ser el equivalente de la memoria de la computadora en la física clásica, la versión cuántica debería ser capaz de hacer mucho más: procesar más información en un tiempo más rápido y resolver acertijos más allá de nuestras computadoras actuales.
En cuanto a la comunicación de los datos, la tecnología cuántica promete mejorar las velocidades de transmisión y asegurar las transferencias de datos utilizando las leyes de la física, siempre que podamos hacer que funcione de manera confiable a largas distancias.
"Una Internet cuántica que conecte procesadores cuánticos remotos debería permitir una cantidad de aplicaciones revolucionarias como la distribuida computación cuántica", escriben los investigadores en su artículo publicado. "Su realización dependerá del enredo de memorias cuánticas remotas a largas distancias".
La investigación ha sido publicada en Naturaleza.