Las redes cuánticas son la clave de la comunicación del futuro
El proyecto SIPHON, financiado con fondos europeos, creó satisfactoriamente fotones únicos a demanda y demostró que estas partículas pueden superar a los átomos naturales en experimentos relacionados con un fenómeno cuántico concreto. Este logro podría tener implicaciones importantes en el innovador mundo de la comunicación cuántica. «La sociedad actual se basa en el acceso rápido a la información», comenta Klaus Jöns, coordinador del proyecto SIPHON, del Real Instituto de Tecnología de Suecia. «En los negocios, las finanzas, la política y la seguridad es fundamental disponer de información con antelación. Obviamente, la mayoría de los intercambios de información ya se realizan a través de internet, pero incluso la capacidad de este medio tiene limitaciones. Además, la transferencia de datos no es segura». Redes del futuro El proyecto de Jöns, financiado con fondos europeos, aprovechó el fascinante y misterioso mundo de la mecánica cuántica para determinar la viabilidad de una futura red que pueda manejar cantidades masivas de flujos de datos. «La idea es que, a nivel cuántico, podemos codificar información en el cuanto más pequeño de energía, una única partícula de luz llamada fotón», explica. «Esto no solo reduciría la cantidad de energía necesaria para transferir información, sino que también facilitaría el establecimiento de comunicaciones totalmente seguras según los principios de la mecánica cuántica». El proyecto se centró concretamente en un fenómeno cuántico conocido como no localidad. Este efecto de la mecánica cuántica ya es bien conocido y se han llevado a cabo varios experimentos, normalmente con dos fotones entrelazados. Una medición proyectiva de un fotón colapsa al instante el estado del otro fotón entrelazado en una ubicación lejana. No obstante, la no localidad de una partícula única, concretamente de un fotón único, plantea una pregunta fundamental: ¿puede un fotón único estar al mismo tiempo en diferentes lugares? «La no localidad, que Albert Einstein describió como una "espeluznante acción a distancia", ocurre cuando partículas que están separadas en el espacio se ven afectadas de manera instantánea por una acción que tiene lugar en una parte del sistema y en una ubicación», explica Jöns. «En este proyecto, queríamos averiguar si las actuales fuentes de luz cuánticas semiconductoras a escala nanométrica podían demostrar la no localidad en fotones». Átomos artificiales Jöns y su equipo utilizaron dispositivos a escala nanométrica, también llamados átomos artificiales, en sus experimentos y demostraron que, en efecto, dichos dispositivos son unas excelentes fuentes de fotones únicos. En muchos casos, estos átomos artificiales superaron a los átomos naturales. «Estas fuentes de luz cuánticas semiconductoras a escala nanométrica manifestaron las emisiones multifotónicas no deseadas más bajas», afirma Jöns. «También se pueden utilizar para generar pares deterministas de fotones entrelazados». Este nuevo método para generar pares de fotones entrelazados a demanda podría acelerar la investigación. Además, el proyecto reveló que estos emisores cuánticos «parpadean», lo que significa que a veces no emiten luz. Según Jöns, es necesario tener esto en consideración cuando se desarrollen las futuras aplicaciones para la comunicación cuántica. Aunque está claro que los fotones únicos y entrelazados son bloques importantes para construir redes cuánticas, Jöns subraya que aún es necesario llevar a cabo muchas investigaciones fundamentales a fin de identificar las mejores fuentes de luz cuánticas que satisfagan los requisitos más estrictos. «Este proyecto, financiado por las Acciones Marie Skłodowska-Curie, me permitió crear mi propia red de colaboradores», afirma. «Fue un paso importante que me ayudó a ser más independiente y a crear mi propia cartera de investigación. Además, me proporcionó un entorno de investigación único, con una supervisión y tutoría excelentes, en mi caso del profesor Val Zwiller, del Real Instituto de Tecnología de Estocolmo».
Palabras clave
SIPHON, cuántica, Marie Curie, redes, comunicación, fotones, átomos
