La Internet cuántica promete una comunicación absolutamente a prueba de interrupciones y potentes redes de sensores distribuidos para la nueva ciencia y tecnología. Sin embargo, porque la información cuántica no se puede copiar, no es posible enviar esta información a través de una red clásica. La información cuántica debe ser transmitida por partículas cuánticas, y para ello se requieren interfaces especiales. El físico experimental Ben Lanyon, radicado en Innsbruck, quien fue galardonado con el Premio START de Austria en 2015 por su investigación, está investigando estas importantes intersecciones de una futura Internet cuántica.

Ahora, su equipo del Departamento de Física Experimental de la Universidad de Innsbruck y del Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica de la Academia de Ciencias de Austria ha logrado un récord de transferencia de entrelazamiento cuántico entre la materia y la luz. Por primera vez, Se recorrió una distancia de 50 kilómetros utilizando cables de fibra óptica. "Esto es dos órdenes de magnitud más de lo que era posible anteriormente y es una distancia práctica para comenzar a construir redes cuánticas entre ciudades". "dice Ben Lanyon.

Fotón convertido para transmisión

El equipo de Lanyon comenzó el experimento con un átomo de calcio atrapado en una trampa de iones. Usando rayos láser, los investigadores escriben un estado cuántico en el ion y simultáneamente lo excitan para emitir un fotón en el que se almacena la información cuántica. Como resultado, los estados cuánticos del átomo y la partícula de luz están entrelazados. Pero el desafío es transmitir el fotón a través de cables de fibra óptica. "El fotón emitido por el ion calcio tiene una longitud de onda de 854 nanómetros y es rápidamente absorbido por la fibra óptica, ", dice Ben Lanyon. Por lo tanto, su equipo envía inicialmente la partícula de luz a través de un cristal no lineal iluminado por un láser fuerte. De ese modo, la longitud de onda del fotón se convierte en el valor óptimo para viajes de larga distancia:la longitud de onda estándar de telecomunicaciones actual de 1550 nanómetros. Los investigadores desde Innsbruck luego envían este fotón a través de una línea de fibra óptica de 50 kilómetros de largo. Sus mediciones muestran que el átomo y la partícula de luz todavía están entrelazados incluso después de la conversión de longitud de onda y este largo viaje.

Incluso mayores distancias a la vista

Como siguiente paso, Lanyon y su equipo muestran que sus métodos permitirían generar entrelazamientos entre iones separados por 100 kilómetros y más. Dos nodos envían cada uno un fotón entrelazado a una distancia de 50 kilómetros hasta una intersección donde las partículas de luz se miden de tal manera que pierden su entrelazamiento con los iones. que a su vez los enredaría. Con un espacio entre nodos de 100 kilómetros ahora es posible, Por lo tanto, uno podría prever la construcción de la primera red cuántica interurbana de materia ligera del mundo en los próximos años:solo se necesitarían un puñado de sistemas de iones atrapados en el camino para establecer una Internet cuántica entre Innsbruck y Viena. por ejemplo.

El equipo de Lanyon es parte de Quantum Internet Alliance, un proyecto internacional dentro del marco Quantum Flagship de la Unión Europea. Los resultados actuales se han publicado en la revista Nature. Información cuántica .