Científicos del Laboratorio de Investigación RDECOM, El laboratorio de investigación corporativa del Ejército (ARL) ha encontrado una forma novedosa de salvaguardar la información cuántica durante la transmisión. abriendo la puerta para una comunicación más segura y confiable para los combatientes en el campo de batalla.

Avances recientes de tecnologías de vanguardia en láseres y nanofísica, La óptica cuántica y la fotónica han proporcionado a los investigadores las herramientas necesarias para controlar y manipular sistemas cuánticos en miniatura. como átomos o fotones individuales, las partículas más pequeñas de luz.

Estos desarrollos han dado lugar a una nueva área de la ciencia:la ciencia de la información cuántica, o QIS, que estudia información codificada en sistemas cuánticos y abarca la computación cuántica, comunicación cuántica y detección cuántica entre otros subcampos.

Se cree que la ciencia de la información cuántica tiene el potencial de moldear la forma en que se procesa la información en el futuro.

El laboratorio de investigación corporativa del Ejército invierte en investigación QIS para garantizar la superioridad tecnológica continua en este campo de rápido desarrollo. que a su vez traerá consigo múltiples tecnologías nuevas en computación, cifrado comunicación segura y mediciones precisas.

Sin embargo, para utilizar información cuántica, los científicos deben encontrar formas sólidas de procesarlo y transmitirlo, una tarea que están abordando los Dres. Daniel Jones, Brian Kirby, y Michael Brodsky de la Dirección de Ciencias Computacionales y de la Información del laboratorio.

"En nuestro mundo clásico, la información a menudo se corrompe durante la manipulación y la transmisión; todos están familiarizados con las conexiones ruidosas de teléfonos celulares en áreas de mala recepción, "Brodsky dijo." Por lo tanto, los ingenieros de comunicación han estado trabajando en una variedad de técnicas para filtrar el ruido ".

En las comunicaciones clásicas, el filtrado es bastante sencillo ya que se realiza localmente, que es en el mismo lugar donde se recibe la información, como directamente en su teléfono o enrutador de Internet.

En el mundo cuántico las cosas se vuelven mucho más complejas.

El equipo de investigación del laboratorio ha estado buscando formas de filtrar el ruido de pequeños bits de información cuántica:bits cuánticos o qubits enviados a través de enlaces de telecomunicaciones de fibra óptica.

Descubrieron que el filtrado no tiene que ser realizado necesariamente por la parte receptora.

"La naturaleza de los estados cuánticos en los que se codifica la información es tal que el filtrado podría realizarse más fácilmente en una ubicación diferente de la red, "Dijo Kirby.

Eso es correcto, para arreglar un qubit enviado a través de una ruta determinada, en realidad, se podría aplicar un filtro a otros qubits que atraviesan una ruta diferente.

Durante el año pasado, los investigadores han estado investigando el problema de la transmisión de pares de fotones entrelazados a través de fibras ópticas.

"Comenzamos desarrollando una comprensión de cómo las propiedades físicas de las fibras de telecomunicaciones reales, como la birrefringencia residual inherente y la pérdida dependiente de la polarización, o PDL, afectar la calidad de las comunicaciones cuánticas, ", Dijo Jones." Aprovechamos un enfoque matemático novedoso, lo que ha llevado al desarrollo de un modelo geométrico simple y elegante de los efectos PDL sobre el entrelazamiento de polarización, "Kirby agregó.

El modelo desarrollado predice tanto la calidad de los estados cuánticos transmitidos como la velocidad a la que se podría transmitir la información cuántica.

Es más, El equipo del laboratorio inventó una nueva técnica que ayuda a reducir los efectos nocivos del ruido.

Los modelos desarrollados se validaron experimentalmente utilizando el banco de pruebas de redes cuánticas construido recientemente en el laboratorio, que simula la práctica infraestructura de fibra de telecomunicaciones.

"Creemos que esta investigación tiene el potencial de revolucionar la ciberseguridad y permitir el intercambio seguro de secretos y la autenticación para el guerrero del futuro". "Brodsky dijo." Además, tendrá un impacto en el desarrollo de mejores sensores para la navegación de posición y la sincronización, así como computadoras cuánticas que podrían resultar en la síntesis de nuevos materiales especiales con propiedades bajo demanda ".

Según los investigadores, para hacer realidad la tecnología cuántica, Se debe construir un banco de pruebas desplegado en el campo a gran escala, guiando así el desarrollo tanto de hardware como de software cuántico.

Un artículo de revista que documenta la investigación titulada "Sintonización de canales cuánticos para maximizar el entrelazamiento de polarización para pares de fotones de telecomunicaciones" se presenta en el prestigioso Nature Partner Journal Información cuántica .