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Superar el récord de comunicación cuántica a larga distancia

Una empresa de tecnología informática, respaldada por la Unión Europea, ha demostrado la posibilidad de comunicaciones cuánticas a través de 600 km de fibra óptica, lo cual nos acerca mucho más al internet cuántico.

Economía digital

El Laboratorio de Investigación en Cambridge de Toshiba Europe ha logrado un hito en la comunicación cuántica a larga distancia, demostrada por primera vez en fibras ópticas de más de 600 km de longitud. Dicho logro, gracias al apoyo de los proyectos financiados con fondos europeos OPENQKD y QCALL, permitirá proteger la transferencia de información a larga distancia mediante la criptografía cuántica. Asimismo, representa un gran paso adelante hacia la creación de un internet cuántico. El internet cuántico es una red mundial de dispositivos cuánticos que intercambian información a larga distancia, según las leyes de la mecánica cuántica. Aunque hace no mucho tiempo parecía ciencia ficción, ahora el internet cuántico es una realidad y un objetivo clave para muchos países. La consecución de dicho internet facilitaría la optimización de problemas complejos a fin de resolverlos en la nube rápidamente. Del mismo modo, permitiría una sincronización mundial precisa y comunicaciones muy seguras por todo el planeta. Sin embargo, antes de que el internet cuántico sea una realidad, se deben superar una serie de obstáculos. El más difícil es el problema de la transmisión de bits cuánticos, o cúbits, a larga distancia a través de la fibra óptica. Los cúbits, un pilar fundamental para los procesos de información cuántica, ofrecen un gran potencial, pero también son extremadamente frágiles y propensos a errores debido a las interacciones con su entorno. Así, cuando las fibras ópticas se expanden y se contraen como consecuencia de pequeños cambios en las condiciones ambientales (p. ej. cambios de temperatura), ello interfiere en los cúbits frágiles que están codificados como retardo de fase en un pulso óptico débil que atraviesa la fibra.

Dos longitudes de onda al rescate

Los investigadores de Toshiba Europe han demostrado que la comunicación cuántica es posible a través de una distancia récord de 600 km, mediante la introducción de un método de estabilización de banda dual. Con este método, se envían dos señales de referencia óptica a diferentes longitudes de onda para minimizar las fluctuaciones de fase en fibras largas (de ahí el concepto de «banda dual»). La primera señal anula las diferentes fluctuaciones y la segunda, que se envía a través de la misma longitud de onda que los cúbits, se utiliza para realizar ajustes precisos de la fase. Ello permitió a los investigadores lograr que la fase óptica de la señal cuántica sea constante en una fracción de una longitud de onda, incluso durante cientos de kilómetros de fibra óptica. Tal como se informa en un artículo publicado en «Fiber Optics Online», la primera aplicación de la estabilización de banda dual se encuentra en la distribución cuántica de clave (QKD, por sus siglas en inglés) a larga distancia. La QKD protege la comunicación mediante la criptografía y permite a los usuarios detectar cualquier intento de escucha electrónica. El equipo de Toshiba Europe ha demostrado por primera vez la QKD a través de 600 km de fibras ópticas. «Es un resultado muy interesante», señaló Mirko Pittaluga, de Toshiba Europe, en el mismo artículo. «Con las nuevas técnicas que hemos desarrollado, las futuras ampliaciones de la distancia de comunicación para la QKD siguen siendo posibles y nuestras soluciones también se pueden utilizar en otras aplicaciones y protocolos de comunicaciones cuánticas», añadió Pittaluga, que también es el autor principal del estudio publicado en «Nature Photonics», financiado por OPENQKD (Open European Quantum Key Distribution Testbed) y QCALL (Quantum Communications for ALL). Gracias a este avance reciente, será posible conectar dispositivos cuánticos a través de países y continentes, eliminando así los nodos intermedios y dando paso al internet cuántico del futuro. Para más información, consulte: Sitio web del proyecto OPENQKD Sitio web del proyecto QCALL

Palabras clave

OPENQKD, QCALL, internet cuántico, comunicación cuántica, fibra óptica, cúbit, distribución cuántica de clave, QKD

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