La Internet cuántica del futuro utilizaría qubits de información cuántica, que puede tomar una cantidad infinita de valores. En febrero de 2020, científicos del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. y la Universidad de Chicago revelaron que habían logrado un entrelazamiento cuántico, en el que el comportamiento de un par de dos partículas diminutas se vincula, de modo que sus estados son idénticos. una red de bucle cuántico de 52 millas (83,7 kilómetros) en los suburbios de Chicago.
Quizás se pregunte a qué se debe tanto alboroto, si no es un científico familiarizado con la mecánica cuántica, es decir, el comportamiento de la materia y la energía en la escala más pequeña de la realidad, que es peculiarmente diferente del mundo que vemos a nuestro alrededor. nosotros.
Pero la hazaña de los investigadores podría ser un paso importante en el desarrollo de una nueva versión de Internet mucho más poderosa en las próximas décadas. En lugar de los bits que usa la red actual, que solo pueden expresar un valor de 0 o 1, la Internet cuántica del futuro utilizaría qubits de información cuántica, que pueden tomar una cantidad infinita de valores. (Un quibit es la unidad de información de una computadora cuántica; es como un bit en una computadora ordinaria).
Eso le daría a la Internet cuántica mucho más ancho de banda, lo que haría posible conectar computadoras cuánticas súper poderosas y otros dispositivos y ejecutar aplicaciones masivas que simplemente no son posibles con la Internet que tenemos ahora.
"Un internet cuántico será la plataforma de un ecosistema cuántico, donde las computadoras, las redes y los sensores intercambian información de una manera fundamentalmente nueva donde la detección, la comunicación y la computación trabajan literalmente juntas como una sola entidad", explica David Awschalom por correo electrónico. Es profesor de espintrónica e información cuántica en la Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular de la Universidad de Chicago y científico sénior en Argonne, quien dirigió el proyecto de bucle cuántico.
Explicando la Internet Cuántica
Entonces, ¿por qué necesitamos esto y qué hace? Para empezar, el internet cuántico no es un reemplazo del internet regular que tenemos ahora. Más bien sería un complemento o una rama de él. Sería capaz de solucionar algunos de los problemas que aquejan al Internet actual. Por ejemplo, una Internet cuántica ofrecería una protección mucho mayor contra piratas informáticos y ciberdelincuentes. En este momento, si Alice en Nueva York envía un mensaje a Bob en California a través de Internet, ese mensaje viaja más o menos en línea recta de una costa a la otra. En el camino, las señales que transmiten el mensaje se degradan; repetidores leen las señales, amplifican y corrigen los errores. Pero este proceso permite a los piratas "irrumpir" e interceptar el mensaje.
Sin embargo, un mensaje cuántico no tendría ese problema. Las redes cuánticas utilizan partículas de fotones de luz para enviar mensajes que no son vulnerables a los ciberataques. En lugar de cifrar un mensaje utilizando la complejidad matemática, dice Ray Newell, investigador del Laboratorio Nacional de Los Álamos, confiaríamos en las peculiares reglas de la física cuántica. Con la información cuántica, "no puedes copiarla o cortarla por la mitad, y ni siquiera puedes mirarla sin cambiarla". De hecho, solo tratar de interceptar un mensaje destruye el mensaje, como señaló la revista Wired. Eso permitiría un cifrado que sería mucho más seguro que cualquier cosa disponible en la actualidad.
"La forma más fácil de entender el concepto de internet cuántico es a través del concepto de teletransportación cuántica", dice en un correo electrónico Sumeet Khatri, investigador de la Universidad Estatal de Luisiana en Baton Rouge. Él y sus colegas escribieron un artículo sobre la viabilidad de una Internet cuántica basada en el espacio, en la que los satélites transmitirían continuamente fotones entrelazados hacia la superficie de la Tierra, como se describe en este artículo de Technology Review.
"La teletransportación cuántica es diferente a lo que la mente de un no científico podría evocar en términos de lo que ven en las películas de ciencia ficción", dice Khatri. “En la teletransportación cuántica, dos personas que quieren comunicarse comparten un par de partículas cuánticas que se enredan. Luego, a través de una secuencia de operaciones, el emisor puede enviar cualquier información cuántica al receptor (aunque no se puede hacer más rápido que la luz). velocidad, un concepto erróneo común). Esta colección de enredos compartidos entre pares de personas en todo el mundo constituye esencialmente el Internet cuántico. La pregunta central de la investigación es cómo distribuir mejor estos pares enredados a personas distribuidas en todo el mundo. "
Una vez que sea posible hacer eso a gran escala, la Internet cuántica sería tan asombrosamente rápida que los relojes lejanos podrían sincronizarse con una precisión mil veces mayor que los mejores relojes atómicos disponibles en la actualidad, como detalla la revista Cosmos. Eso haría que la navegación por GPS fuera mucho más precisa de lo que es hoy, y mapearía el campo gravitatorio de la Tierra con tal detalle que los científicos podrían detectar la ondulación de las ondas gravitacionales. También podría hacer posible teletransportar fotones desde telescopios de luz visible distantes por toda la Tierra y vincularlos a un observatorio virtual gigante.
"Potencialmente podrías ver planetas alrededor de otras estrellas", dice Nicholas Peters, líder del grupo de Ciencias de la Información Cuántica del Laboratorio Nacional de Oak Ridge.
También sería posible que las redes de computadoras cuánticas superpoderosas de todo el mundo trabajen juntas y creen simulaciones increíblemente complejas. Eso podría permitir a los investigadores comprender mejor el comportamiento de las moléculas y las proteínas, por ejemplo, y desarrollar y probar nuevos medicamentos.
También podría ayudar a los físicos a resolver algunos de los antiguos misterios de la realidad. "No tenemos una imagen completa de cómo funciona el universo", dice Newell. "Tenemos una muy buena comprensión de cómo funciona la mecánica cuántica, pero no una imagen muy clara de las implicaciones. La imagen es borrosa donde la mecánica cuántica se cruza con nuestra experiencia vivida".
Desafíos de construir la Internet cuántica
Pero antes de que algo de eso pueda suceder, los investigadores deben descubrir cómo construir una Internet cuántica y, dada la rareza de la mecánica cuántica, eso no será fácil. "En el mundo clásico, puedes codificar información y guardarla y no se descompone", dice Peters. "En el mundo cuántico, codificas la información y comienza a decaer casi de inmediato".
Otro problema es que debido a que la cantidad de energía que corresponde a la información cuántica es realmente baja, es difícil evitar que interactúe con el mundo exterior. Hoy, "en muchos casos, los sistemas cuánticos solo funcionan a temperaturas muy bajas", dice Newell. "Otra alternativa es trabajar en vacío y bombear todo el aire".
Para hacer que Internet funcione cuánticamente, dice Newell, necesitaremos todo tipo de hardware que aún no se haya desarrollado. Por lo tanto, es difícil decir en este momento exactamente cuándo estaría en funcionamiento un Internet cuántico, aunque un científico chino imaginó que podría suceder tan pronto como en 2030.
Publicado originalmente:30 de marzo de 2020