Un resultado de una investigación del Ejército de los EE. UU. Acerca un paso más a la Internet cuántica. Una Internet así podría ofrecer seguridad militar, Las capacidades de detección y cronometraje no son posibles con los enfoques tradicionales de redes.

El Centro del Laboratorio de Investigación del Ejército de Desarrollo de Capacidades de Combate del Ejército de EE. UU. Para Información Cuántica Distribuida, financiado y administrado por la Oficina de Investigación del Ejército del laboratorio, investigadores de la Universidad de Innsbruck lograron un récord de transferencia de entrelazamiento cuántico entre la materia y la luz, una distancia de 50 kilómetros utilizando cables de fibra óptica.

El entrelazamiento es una correlación que se puede crear entre entidades cuánticas como los qubits. Cuando se entrelazan dos qubits y se realiza una medición en uno, afectará el resultado de una medición realizada en el otro, incluso si ese segundo qubit está físicamente lejos.

"Estos [50 kilómetros] son ​​dos órdenes de magnitud más de lo que era posible anteriormente y es una distancia práctica para comenzar a construir redes cuánticas entre ciudades," "dijo el Dr. Ben Lanyon, físico experimental de la Universidad de Innsbruck e investigador principal del proyecto, cuyos hallazgos se publican en la revista Nature Información cuántica .

Las redes cuánticas interurbanas estarían compuestas por nodos de red distantes de qubits físicos, que son, a pesar de la gran separación física, sin embargo enredado. Esta distribución del entrelazamiento es esencial para establecer una Internet cuántica, dijeron los investigadores.

"La demostración es un gran paso adelante para lograr un entrelazamiento distribuido a gran escala, "dijo la Dra. Sara Gamble, codirector del programa del Ejército de apoyo a la investigación. "La calidad del entrelazamiento después de viajar a través de la fibra también es lo suficientemente alta en el otro extremo para cumplir con algunos de los requisitos de algunas de las aplicaciones de redes cuánticas más difíciles".

El equipo de investigación inició el experimento con un átomo de calcio atrapado en una trampa de iones. Usando rayos láser, los investigadores escribieron un estado cuántico en el ion y simultáneamente lo excitaron para emitir un fotón en el que se almacena la información cuántica. Como resultado, los estados cuánticos del átomo y la partícula de luz estaban entrelazados.

El desafío es transmitir el fotón a través de cables de fibra óptica.

"El fotón emitido por el ion calcio tiene una longitud de onda de 854 nanómetros y es rápidamente absorbido por la fibra óptica, —Dijo Lanyon.

Por lo tanto, su equipo envió inicialmente la partícula de luz a través de un cristal no lineal iluminado por un láser fuerte. La longitud de onda del fotón se convirtió al valor óptimo para viajes de larga distancia, la longitud de onda estándar de telecomunicaciones actual de 1, 550 nanómetros.

Luego, los investigadores enviaron este fotón a través de la línea de fibra óptica de 50 kilómetros de largo. Sus mediciones muestran que el átomo y las partículas de luz todavía estaban entrelazados incluso después de la conversión de longitud de onda y la distancia recorrida.

"La elección de utilizar calcio significa que estos resultados también proporcionan un camino directo para realizar una red entrelazada de relojes atómicos a una gran distancia física, ya que el calcio se puede co-atrapar con un qubit de "reloj" de alta calidad. Las redes de relojes entrelazados a gran escala son de gran interés para el Ejército para la posición de precisión, navegación, y aplicaciones de cronometraje, "dijo el Dr. Fredrik Fatemi, un investigador del Ejército que también co-administra el programa.