Los investigadores Michael Zugenmaier y Karsten Dideriksen junto a su configuración experimental. Crédito:Instituto Niels Bohr
La búsqueda de una red de información segura está en marcha. Investigadores del Instituto Niels Bohr, Universidad de Copenhague, recientemente han logrado aumentar el tiempo de almacenamiento de información cuántica, utilizando un pequeño recipiente de vidrio lleno de átomos a temperatura ambiente, dando un paso importante hacia una red de distribución codificada cuántica segura.
Envío de información en fibras ópticas a largas distancias en el régimen clásico
El envío de información a largas distancias se puede realizar codificando mensajes en pulsos de luz, y enviándolos a través de fibras ópticas. Pero hay pérdida de fibras, por lo que la amplificación es necesaria en el camino. Los repetidores amplifican los pulsos de luz a intervalos específicos a lo largo de la línea, ¡y voilá! - la comunicación transatlántica es posible. Pero hay un problema:no es completamente seguro. La información se puede recoger, e incluso si está codificado, los códigos se pueden romper.
Distribuir información en el régimen cuántico
¿Qué sucede al enviar información cuántica, es ligeramente diferente. La información en sí no está viajando, pero se teletransporta a través de entrelazamientos distribuidos en la red. El remitente tiene la mitad del enredo, y el receptor tiene la otra mitad.
El enredo es mucho más fácil de crear en distancias cortas, por lo que la línea entre el emisor y el receptor está segmentada y se crea un entrelazamiento entre cada principio y final de los segmentos. Si cada segmento es capaz de almacenar el entrelazamiento, el operador de la línea puede esperar hasta que se cree un entrelazamiento en todos los segmentos y luego realizar intercambios de entrelazamiento en las uniones para extender el entrelazamiento a la distancia completa entre el remitente y el receptor. Por lo tanto, el almacenamiento es fundamental, y es por eso que la mejora del tiempo de almacenamiento que ahora realizan los investigadores es tan importante. Solo cuando el enredo está en su lugar en toda la longitud de la línea, la comunicación real puede tener lugar. Por el camino, es totalmente inaccesible para cualquier otra persona, ya que la delicada información cuántica se autodestruye inmediatamente si intentas escucharla a escondidas o manipularla de alguna manera.
Ilustración:Al distribuir el enredo entre el emisor A y el receptor B, la línea de comunicación se segmenta mediante la inserción de repetidores cuánticos. En esta ilustración, A está entrelazado con Quantum Repeater I mientras que B está entrelazado con Quantum Receiver II. Después del intercambio de entrelazamientos en los repetidores cuánticos, el entrelazamiento se comparte entre A y B. Los repetidores cuánticos ya no contienen ningún entrelazamiento y no se pueden utilizar para interceptar mensajes. Crédito:Instituto Niels Bohr
Necesitamos muchos repetidores cuánticos
El tiempo de almacenamiento entra en escena, ya que en realidad toma algún tiempo para que la información viaje en las fibras. El delicado entrelazamiento cuántico debe almacenarse, esperando su turno para viajar a través de la fibra óptica. Tiene mucho sentido apuntar a un sistema que funcione a temperatura ambiente, debido a la escala de tales redes. Si es necesario implementar repetidores cuánticos para app. cada 10 km de línea de comunicación, los beneficios de una configuración simple, trabajando a temperatura ambiente, son tremendos.
Los investigadores del Instituto Niels Bohr han logrado aumentar esta vida útil crucial del estado cuántico a temperatura ambiente a aproximadamente un cuarto de milisegundo. y en este período de tiempo, la luz puede viajar aproximadamente 50 km en la fibra. "Entonces, 50 km - todavía no está muy lejos, si desea enviar información cuántica regional, pero es mucho más largo de lo que se había logrado anteriormente con átomos a temperatura ambiente ", dice Karsten Dideriksen, Doctor. estudiante en el proyecto.
La tecnología actual
La técnica en sí consiste en un pequeño recipiente de vidrio, lleno de átomos de cesio, en el que los investigadores pueden cargar, almacenar y recuperar fotones individuales (partículas de luz) de, los estados cuánticos necesarios para el repetidor. Esta técnica mejora cien veces la vida útil de los estados cuánticos a temperatura ambiente. La simplicidad es clave, como uno tiene que imaginar esta tecnología, una vez desarrollado en todo su potencial, repartidos por todo el mundo como repetidores cuánticos en nuestras redes de información.
La perspectiva inmediata es, como se mencionó, almacenamiento para su uso en redes seguras de información cuántica, pero otras opciones como la generación de fotones individuales bajo demanda para la computación cuántica están sobre la mesa.
