Los investigadores de ingeniería han demostrado una prueba de principio para un dispositivo que podría servir como la columna vertebral de una futura Internet cuántica. El profesor de ingeniería de la Universidad de Toronto, Hoi-Kwong Lo, y sus colaboradores han desarrollado un prototipo de un elemento clave para repetidores cuánticos totalmente fotónicos. un paso crítico en la comunicación cuántica a larga distancia.

Una Internet cuántica es el 'Santo Grial' del procesamiento de información cuántica, permitiendo muchas aplicaciones novedosas, incluida la comunicación segura basada en la teoría de la información. Internet de hoy no fue diseñado específicamente para la seguridad, y muestra:piratería, los allanamientos y el espionaje informático son desafíos comunes. Los piratas informáticos nefastos están constantemente haciendo agujeros en sofisticadas capas de defensa erigidas por individuos, corporaciones y gobiernos.

A la luz de esta, Los investigadores han propuesto otras formas de transmitir datos que aprovecharían las características clave de la física cuántica para proporcionar un cifrado prácticamente irrompible. Una de las tecnologías más prometedoras involucra una técnica conocida como distribución de clave cuántica (QKD). QKD explota el hecho de que el simple acto de detectar o medir el estado de un sistema cuántico perturba ese sistema. Debido a esto, cualquier escucha de terceros dejaría un rastro claramente detectable, y la comunicación puede interrumpirse antes de que se pierda cualquier información confidencial.

Hasta ahora, este tipo de seguridad cuántica se ha demostrado en sistemas a pequeña escala. Lo y su equipo forman parte de un grupo de investigadores de todo el mundo que están sentando las bases para una futura Internet cuántica trabajando para abordar algunos de los desafíos en la transmisión de información cuántica a grandes distancias. utilizando comunicación de fibra óptica.

Debido a que las señales de luz pierden potencia a medida que viajan largas distancias a través de cables de fibra óptica, Los dispositivos llamados repetidores se insertan a intervalos regulares a lo largo de la línea. Estos repetidores aumentan y amplifican las señales para ayudar a transmitir la información a lo largo de la línea.

Pero la información cuántica es diferente, y los repetidores existentes para información cuántica son muy problemáticos. Requieren el almacenamiento del estado cuántico en los sitios repetidores, haciendo que los repetidores sean mucho más propensos a errores, difícil de construir, y muy caras porque a menudo operan a temperaturas criogénicas.

Lo y su equipo han propuesto un enfoque diferente. Están trabajando en el desarrollo de la próxima generación de repetidores, llamados repetidores cuánticos totalmente fotónicos, eso eliminaría o reduciría muchas de las deficiencias de los repetidores cuánticos estándar. Con colaboradores en la Universidad de Osaka, Toyama University y NTT Corporation en Japón, Lo y su equipo han demostrado una prueba de concepto de su trabajo en un artículo publicado recientemente en Comunicaciones de la naturaleza .

"Hemos desarrollado repetidores totalmente fotónicos que permiten la medición de campana adaptativa invertida en el tiempo, "dice Lo." Debido a que estos repetidores son totalmente ópticos, ofrecen ventajas que los repetidores tradicionales (la materia basada en la memoria cuántica) no ofrecen. Por ejemplo, este método podría funcionar a temperatura ambiente ".

Una Internet cuántica podría ofrecer aplicaciones imposibles de implementar en la Internet convencional, como la seguridad impenetrable y la teletransportación cuántica.

"Una red totalmente óptica es una forma prometedora de infraestructura para una comunicación rápida y energéticamente eficiente que se requiere para una futura Internet cuántica, "dice Lo." Nuestro trabajo ayuda a allanar el camino hacia este futuro ".