Los investigadores del ejército desarrollaron una nueva forma de proteger y salvaguardar la información cuántica, moviendo las redes cuánticas un paso más hacia la realidad.

La ciencia de la información cuántica es un campo interdisciplinario en rápido crecimiento que explora nuevas formas de almacenar, manipular y comunicar información. Los investigadores quieren crear potentes capacidades computacionales utilizando nuevo hardware que funcione según los principios de la física cuántica.

Por el ejercito, los nuevos paradigmas cuánticos podrían potencialmente conducir a capacidades de transformación en rápido, recolección eficiente y segura, intercambiar y procesar grandes cantidades de información en los campos de batalla dinámicos del futuro.

Drs. Dan Jones, Brian Kirby y Michael Brodsky del Laboratorio de Investigación del Ejército del Comando de Desarrollo de Capacidades de Combate del Ejército de EE. UU., acompañado por Gabriele Riccardi y el profesor Cristian Antonelli de la Universidad de L'Aquila, estudió las fuentes de ruido en los canales de comunicación cuántica.

El ruido es una plaga común de cualquier comunicación:cualquiera que haya usado una radio, un walkie-talkie o un teléfono experimentaron una recepción ruidosa de vez en cuando, Dijo Brodsky. Los ingenieros de comunicación diseñan intrincados esquemas para eliminar el ruido y limpiar la señal transmitida tanto como sea posible.

Según Brodsky, las comunicaciones cuánticas no son diferentes en su susceptibilidad al ruido en los canales de comunicación. De hecho, incluso más que las comunicaciones clásicas regulares porque las señales cuánticas tienen una potencia extremadamente baja.

"Para diseñar una red cuántica útil, necesitamos entender qué tan lejos, qué tan rápido y con qué fiabilidad podríamos enviar información cuántica, ", Dijo Brodsky." Eso requiere la comprensión del ruido en los canales de comunicación ".

Como el equipo modeló, emulado caracterizado y medido diferentes tipos de ruido en canales cuánticos, los investigadores se dieron cuenta de que, si bien algunos tipos de ruido cuántico son imposibles de filtrar, otros podrían eliminarse con bastante facilidad.

Asombrosamente, resulta que el ruido malo podría convertirse en ruido bueno simplemente agregando un componente adicional barato al canal cuántico. Tener este control adicional les permite modificar el canal y ajustar las propiedades del ruido que enmascara la señal transmitida.

El enfoque general del Quantum Networking Group del laboratorio es explorar experimentalmente las formas más eficientes y seguras de crear, almacenar y procesar información cuántica basada en las tecnologías fotónicas más modernas del momento. El principal caballo de batalla del grupo es el banco de pruebas de redes cuánticas del laboratorio que han construido en su sede en Adelphi. Maryland. Los investigadores utilizan el banco de pruebas cuántico para probar varios enfoques tecnológicos fotónicos para la entrega rápida y robusta de información cuántica a grandes distancias.

"Nos enfocamos en nuestra investigación de manera única al usar sombreros de ingenieros de sistemas, "Dijo Jones.

El alcance de la investigación del grupo abarca el desarrollo de la arquitectura y los principios operativos de las redes cuánticas, así como comprender y mapear las limitaciones tecnológicas para su implementación práctica, y, finalmente, inventar métodos y técnicas para diseñar alrededor de estas limitaciones. Los resultados de la investigación actual pertenecen a las dos últimas categorías.

Los próximos proyectos en trámite se centran en demostrar una forma intrigante de transmisión de información cuántica completamente libre de errores. Más adelante se está creando un banco de pruebas de red cuántica multiusuario desplegado en el campo y demostrando protocolos seguros para compartir secretos entre dos campus metropolitanos a distancia.

El campo de la ciencia de la información cuántica está en auge en todo el mundo, ya que potencialmente conduce a capacidades insuperables en computación. comunicación y trabajo en red. Ofrece nuevos paradigmas en la forma en que se maneja la información, lo que conduciría a un intercambio secreto seguro, detección de redes distribuidas y toma de decisiones eficiente.

"Los resultados de nuestra investigación son un paso para armar al guerrero del futuro con ventajas cuánticas y un buen ejemplo de cómo la operacionalización de la ciencia da como resultado una superación transformacional, "Dijo Brodsky.

El grupo resumió los resultados de su investigación en un artículo, Explorando la correlación clásica en ruido para recuperar información cuántica utilizando filtrado local, aceptado por el revisado por pares Nueva Revista de Física .