Las tecnologías de computación y comunicación basadas en la tecnología cuántica prometen aplicaciones sin precedentes, como comunicaciones incondicionalmente seguras, sensores ultraprecisos, y computadoras cuánticas capaces de resolver problemas específicos con un nivel de eficiencia imposible de alcanzar por las computadoras clásicas. En tiempos recientes, Las computadoras cuánticas también se conciben como nodos en una red de dispositivos cuánticos, donde las conexiones se establecen a través de canales cuánticos y los datos son sistemas cuánticos que fluyen a través de la red, sentando así las bases para una futura "Internet cuántica".

Con el diseño de estas redes de información cuántica surgen nuevos desafíos teóricos, dado que es necesario establecer protocolos de tratamiento de información automatizados optimizados para trabajar con datos cuánticos, de la misma forma que las redes de comunicación actuales gestionan automáticamente la información.

Los investigadores de la UAB han tenido que afrontar por primera vez uno de estos retos:el problema de clasificar los datos de una red de sistemas cuánticos según el estado en el que estaban preparados. Los investigadores han ideado un procedimiento óptimo que puede identificar grupos de sistemas cuánticos preparados de forma idéntica.

El protocolo desarrollado por investigadores de la UAB muestra una conexión natural con un caso de uso arquetípico del aprendizaje automático clásico:agrupar muestras de datos en función de si comparten una distribución de probabilidad subyacente común. El problema es similar a cómo una computadora clásica discierne el origen de diferentes sonidos capturados simultáneamente por un micrófono colocado en la calle. La computadora puede reconocer patrones y discernir una conversación, tráfico, y un músico callejero. Sin embargo, a diferencia de las ondas sonoras, identificar patrones en datos cuánticos es mucho más desafiante, ya que una mera observación solo proporciona información parcial y degrada irremediablemente los datos en el proceso.

Los físicos de la UAB también pudieron comparar el rendimiento de los protocolos cuánticos y clásicos. Según los investigadores, el nuevo protocolo supera con creces las estrategias clásicas, particularmente para datos de grandes dimensiones.

Esta propuesta representa un nuevo paso hacia las redes de información cuántica, ya que establece un marco teórico sólido sobre lo que es físicamente posible en el campo de la clasificación y distribución automatizadas de información cuántica. La investigación se publicó hoy en la revista Revisión física X y está escrito por investigadores de la Unidad de Información y Fenómenos Cuánticos del Departamento de Física de la UAB Gael Sentís, Àlex Monràs, Ramón Muñoz-Tàpia, Jon Calsamiglia y Emilio Bagan.