Los físicos han diseñado un nuevo método para transmitir grandes datos cuánticos a largas distancias que requiere muchos menos recursos que los métodos anteriores. acercar la implementación de la transmisión de datos cuánticos a gran distancia a la realidad. Los resultados pueden conducir al desarrollo de futuras redes cuánticas, como una Internet cuántica a escala global.

Los investigadores, Michael Zwerger y coautores de la Universidad de Innsbruck, Austria, han publicado un artículo sobre el nuevo método de comunicación cuántica de largo alcance en un número reciente de Cartas de revisión física .

"La mayor importancia de nuestro trabajo es que proporcionamos un esquema eficiente y escalable para la comunicación cuántica a larga distancia, "Zwerger dijo Phys.org . "Creemos que este será un ingrediente esencial para una futura Internet cuántica, donde se transmitirán grandes cantidades de datos cuánticos. Más importante, a diferencia de propuestas anteriores, los recursos requeridos (por qubit transmitido) en cada estación repetidora no escalan con la distancia, lo que hace que la transmisión de datos cuánticos sea más eficiente ".

El nuevo método se basa en un tipo alternativo de repetidor cuántico:un dispositivo que genera entrelazamiento cuántico en ubicaciones distantes en una red cuántica para combatir la pérdida de señal. en cierto modo, cómo un amplificador aumenta la señal en las redes de comunicación clásicas.

La mayor ventaja del nuevo repetidor cuántico es que puede permitir que la transmisión de datos cuánticos se amplíe a distancias más largas con mucha más facilidad que con los repetidores cuánticos anteriores. Típicamente, a medida que aumenta la distancia de transmisión, se necesitan más recursos (qubits) en cada estación repetidora. En esquemas anteriores, el número de recursos crece polilogarítmicamente o incluso polinomialmente en cada estación repetidora con la distancia.

Usando el nuevo repetidor cuántico, el número de recursos por qubit transmitido permanece constante en cada estación repetidora; es decir, es completamente independiente de la distancia. Esto permite que los datos cuánticos se transmitan a distancias arbitrariamente largas utilizando una cantidad relativamente pequeña de recursos. En su implementación actual, el método utiliza unos cientos de qubits en cada estación repetidora, y puede alcanzar distancias intercontinentales.

Como explican los físicos, la clave detrás del nuevo repetidor cuántico es un protocolo de destilación por entrelazamiento llamado hash, que genera pares perfectos de qubits entrelazados. Los investigadores también utilizaron una implementación optimizada basada en mediciones, lo que reduce en gran medida el ruido no deseado. Estas herramientas proporcionan una alta tolerancia a errores y altas tasas de transmisión, permitiendo la transmisión de datos cuánticos en escenarios ruidosos realistas, como una internet cuántica.

"Piense en Internet a medida que ha crecido a lo largo de los años, donde la transmisión de datos ha aumentado drásticamente, ", Dijo Zwerger." Uno puede imaginar una Internet cuántica, donde, en lugar de datos clásicos, se transmite información cuántica. En efecto, Se han discutido una serie de aplicaciones muy interesantes de dicha transmisión de datos cuánticos, entre ellos la criptografía cuántica, Computación cuántica distribuida y detección distribuida. La transmisión verdaderamente segura requiere claves grandes, y por tanto también grandes velocidades de transmisión cuántica. Algo similar se puede decir sobre la posibilidad de la computación cuántica distribuida. En los primeros experimentos de prueba de principio, las tarifas y los gastos generales pueden no ser un gran problema, pero esto seguramente será muy relevante una vez que se amplíen las cosas. Aquí es donde nuestra propuesta cobra relevancia ".

En el futuro, los investigadores planean extender los nuevos dispositivos repetidores cuánticos para que funcionen con redes más grandes.

"La presente propuesta es para la comunicación punto a punto entre un remitente y un receptor, ", Dijo Zwerger." Planeamos utilizar ideas similares para redes cuánticas multipartitas con muchos usuarios. Además, Actualmente estamos investigando esquemas novedosos en los que intentamos aplicar técnicas similares a escalas más pequeñas, tomando algunas de las ideas del protocolo hash y diseñando protocolos de purificación de entrelazamientos y esquemas de comunicación que usan solo unos pocos qubits. Esto podría tener un impacto en una escala de tiempo más corta, cuándo se construirá el primer prototipo de sistemas de comunicación cuántica ".

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