¿Recuerda la teletransportación, esa idea que parecía magia en series como Viaje a las estrellas y otras películas? Pues, aunque no lo crea, ¡ya es una realidad en el mundo de la información!
El doctor Boris Escalante Ramírez, de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), ha llamado la atención sobre el descubrimiento de los científicos de la Universidad Northwestern, quienes son los primeros en demostrar con éxito la teletransportación cuántica de información a través de un cable de fibra óptica que ya transporta tráfico de internet.
El descubrimiento, publicado en la revista Óptica, introduce la nueva posibilidad de combinar la comunicación cuántica con los cables de internet existentes, simplificando enormemente la infraestructura necesaria para las tecnologías de detección avanzadas o las aplicaciones de computación cuántica para transmitir información a través de partículas cuánticas.
¿Cómo funciona esta maravilla? La clave está en el entrelazamiento cuántico. Imagine dos partículas conectadas de tal forma que si una cambia la otra lo siente al instante, ¡sin importar la distancia! Es como si tuvieran una conexión telepática.
Los científicos aprovechan este fenómeno para enviar mensajes a través de fotones, unas partículas de luz. Lo más sorprendente es que ¡no necesitan un nuevo canal de comunicación! Pueden usar la misma fibra óptica que ya utilizamos para internet y la televisión.
Actualmente la fibra óptica se usa para transmitir información mediante tecnologías convencionales con base en energía lumínica modulada, pero se pensaba que no era posible utilizar la misma fibra para transmitir partículas cuánticas debido a la interferencia que pudiera destruir el entrelazamiento. No obstante, el grupo de investigadores descubrió que esta nueva forma de comunicación puede compartir la misma fibra óptica por la que recibimos señales de televisión, voz, datos y más.
Para el doctor Escalante “es como si en una misma carretera transitaran dos tipos de transporte en carriles diferentes. Eso es lo novedoso”.
Es crucial que no haya interferencia entre ambos sistemas (el tradicional y el nuevo), y este equipo de científicos estadunidenses lo logró. Es similar a como se comparte el espacio electromagnético, donde coexisten diversas señales de radio sin interferirse porque se transmiten a diferentes frecuencias o con diferentes modulaciones.
Escalante, también coordinador general del Centro de Estudios en Computación Avanzada (CECAv) de la UNAM, reconoce que este tema de investigación se efectúa en universidades de todo el mundo con el fin de identificar cómo se pueden utilizar estas partículas cuánticas para transmitir información.
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La mecánica cuántica, una rama de la física que estudia el comportamiento de partículas extremadamente pequeñas como átomos y fotones, plantea fenómenos fascinantes como el entrelazamiento cuántico. Este ocurre cuando dos partículas están conectadas de tal manera que lo que le sucede a una afecta a la otra de forma inmediata. En la comunicación cuántica se transmiten partículas llamadas fotones, explicó el profesor en computación avanzada. “Es algo curioso y parece mágico, al grado de que Albert Einstein nunca creyó en ella”.
En este caso una partícula en un lugar envía un mensaje hacia la que tiene entrelazada y el mensaje llega de forma inmediata. De hecho, este tipo de comunicación ya ha sido logrado en diversas universidades y algunos investigadores han conseguido incluso establecer enlaces satelitales.
Lo asombroso de los resultados de esta reciente publicación es que no se necesita crear un canal adicional para la comunicación; se puede utilizar el canal existente de fibra óptica por el que se transmite información mediante métodos convencionales.
Ahora bien, para implementar la comunicación cuántica en la práctica se requerirá de equipos híbridos que combinen tecnologías tradicionales con cuánticas.
Por ejemplo, para enviar un mensaje de voz la señal eléctrica se convertirá en digital y luego en información cuántica. Esto implica el uso de computadoras digitales capaces de transformar datos en qubits, la unidad básica de información cuántica. Una computadora cuántica realizará operaciones sobre esos qubits para convertirlos en información cuántica, la cual será teletransportada por dispositivos fotónicos sofisticados.
Aunque este logro tecnológico de los expertos de la Universidad Northwestern representa un avance significativo al abrir la posibilidad de combinar la comunicación cuántica con la infraestructura de internet, el doctor Escalante hace énfasis en señalar que aún estamos en una fase experimental. Pasarán varios años antes de que veamos esta tecnología aplicada en nuestra vida cotidiana.
No obstante, la ciencia y la tecnología cuánticas, en general, prometen transformar nuestra vida de diversas maneras, desde la computación y las finanzas hasta el desarrollo de nuevos materiales y la ciberseguridad.
¿Qué se logró?
Teletransportación de información cuántica: Se transmitieron datos cuánticos a través de 30.2 kilómetros de cable de fibra óptica.
Coexistencia con tráfico convencional: Se mantuvo un tráfico de datos convencional de alta velocidad (400 Gbps) sin interferencias.
Superando obstáculos: Se encontró una forma para que los fotones (partículas de luz) eviten el tráfico intenso en la fibra óptica.
Reducción de ruido: Se utilizaron filtros especiales para minimizar el ruido del tráfico regular de internet.
¿Cómo funciona?
La teletransportación cuántica se basa en el entrelazamiento cuántico, un fenómeno donde dos partículas se conectan de tal manera que comparten un destino común. Al cambiar el estado de una partícula, el estado de la otra cambia instantáneamente, ¡sin importar la distancia!
En este experimento los investigadores utilizaron fotones entrelazados para transmitir información cuántica a través de la fibra óptica, sin necesidad de enviar físicamente la información.
Implicaciones
Simplificación de la computación cuántica: Este descubrimiento facilita la configuración para aplicaciones avanzadas en computación cuántica y sensores.
Comunicación cuántica de nueva generación: Abre la puerta para llevar las comunicaciones cuánticas al siguiente nivel, ¡más rápidas y seguras!
Fuente: Un gran avance para la comunicación del futuro. Revista Óptica. Investigadores: Universidad Northwestern