La física cuántica puede garantizar que un mensaje no sea interceptado antes de llegar a su destino. Gracias a las leyes de la física cuántica, una partícula de luz, un fotón, puede estar en dos estados distintos simultáneamente, comparable a una moneda lanzada al aire, que es prácticamente tanto la cabeza como la cola antes de llegar al suelo. Como cuando agarran la moneda esta superposición de estados se destruye tan pronto como se lee. Esta peculiar característica le permite a uno detectar a un intruso malvado al enviar un mensaje. Sin embargo, esta técnica se limita hasta ahora a distancias cortas. Para ampliar el alcance de estas comunicaciones cuánticas, investigadores de la Universidad de Ginebra (UNIGE), Suiza, han demostrado un protocolo novedoso basado en un cristal que puede emitir luz cuántica y almacenarla durante períodos prolongados arbitrarios. Este trabajo, Aparecer en Cartas de revisión física , allana el camino para un futuro repetidor cuántico.

La superposición cuántica es una de las características fascinantes de la física cuántica. "Para probar la seguridad del enlace de comunicación, podemos usar partículas de luz, fotones, en el que codificamos bits cuánticos (análogo al bit utilizado en informática), "explica Cyril Laplane, investigador del Grupo de Física Aplicada de UNIGE. Continúa:"Entonces aprovechamos las propiedades de la superposición cuántica, permitiendo que el fotón esté simultáneamente en dos estados, para probar la seguridad de un enlace de comunicación ". De hecho, si el fotón es interceptado y leído, se pierde la superposición de estados, solo queda uno de los dos estados. Por eso, el destinatario puede saber si el mensaje ha sido interceptado.

La necesidad de repetidores cuánticos

Dado que este protocolo se basa en el uso de fotones individuales, existe una posibilidad innecesaria de perder las partículas cuando se propagan en enlaces de comunicación tradicionales como la fibra óptica. Este problema se vuelve cada vez más crítico con la distancia. Para comunicarse a largas distancias, uno necesitaría repetidores, que amplifican y retransmiten la señal. Sin embargo, es imposible utilizar tal procedimiento en la comunicación cuántica sin destruir la superposición de estados. Los físicos necesitan construir un repetidor cuántico capaz de almacenar el carácter dual del fotón pero también producir tal estado, un verdadero desafío.

Una solución a base de cristales

Para construir un repetidor cuántico, los científicos han investigado muchos gases atómicos, que generalmente requieren aparatos experimentales pesados. "Estamos usando un cristal capaz de almacenar el estado cuántico de la luz. Posee la ventaja de ser relativamente simple de usar con potencial para tiempos de almacenamiento muy prolongados". "aclara Jean Etesse, coautor del artículo. Estos cristales son capaces de absorber la luz y restaurarla más tarde, sin leer la información codificada en él. Es más, pueden generar fotones individuales y almacenarlos a pedido. Otro activo importante es su potencial de miniaturización.

Dado que el cristal es la fuente y la memoria de la información cuántica, Simplifica el protocolo para repetidores cuánticos y sienta las bases de una Internet cuántica. Los físicos de UNIGE ya están trabajando en la creación de un enlace elemental de comunicación cuántica utilizando un repetidor.