El reino cuántico tiene la clave para la próxima revolución en la tecnología de la comunicación tal como la conocemos. Con la promesa de un rendimiento sin precedentes y una seguridad impenetrable, La tecnología cuántica está dando sus primeros pasos hacia el objetivo final de aplicaciones tales como transacciones financieras altamente encriptadas pero casi rápidas. Sin embargo, la capacidad de las computadoras cuánticas para comunicarse entre sí se ha visto limitada por los recursos necesarios para tales intercambios, restringir la cantidad de información que se puede negociar, así como la cantidad de tiempo que se puede almacenar.

Los investigadores con sede en Japón han dado un paso importante para abordar estas limitaciones de recursos. Publicaron sus hallazgos el 27 de mayo en Cartas de revisión física .

"Para conectar computadoras cuánticas remotas, necesitamos la capacidad de realizar operaciones de mecánica cuántica entre ellos a distancias muy largas, todo mientras mantienen su importante coherencia cuántica, "dijo el profesor Kae Nemoto, autor del artículo y director del Centro de Investigación Global para la Ciencia de la Información Cuántica del Instituto Nacional de Informática (NII) en Japón.

"Sin embargo, curiosamente, mientras que las computadoras cuánticas han surgido a pequeña escala, La tecnología de comunicación cuántica todavía se encuentra a nivel de dispositivo y no se ha integrado para realizar sistemas de comunicación. En este trabajo, mostramos una ruta hacia adelante ".

La información cuántica requiere protección contra la gran cantidad de ruido que la rodea, así como la tendencia a perderse información del mensaje inicial. Este proceso de protección se llama corrección de errores cuánticos, que entrelaza una pieza de información en muchos qubits, la unidad más básica de información cuántica. Imagina una carta rota en nueve pedazos cada uno colocado en un sobre, con cada sobre enviado al mismo destino para ser reensamblado y leído. En el mundo cuántico los sobres se envían por correo a través de fotones y hay suficiente información en cada sobre para recrear la carta completa si alguno de los sobres se pierde o se destruye.

"La sobrecarga para proteger la información cuántica del ruido y la pérdida será grande, y el tamaño de los dispositivos necesarios para darse cuenta de esto causará serios problemas, como hemos comenzado a ver en el desarrollo actual de la computadora cuántica, ", Dijo Nemoto." A medida que los esfuerzos para realizar la Internet cuántica se están produciendo en todo el mundo, es importante pensar en él como un sistema, y no simples dispositivos ".

Nemoto y su equipo abordaron este problema mediante un proceso llamado multiplexación cuántica, en el que redujeron no solo el ruido, pero también la cantidad de recursos necesarios para transmitir información. En multiplexación, la información contenida dentro de dos fotones separados se combina en un fotón, como dos sobres que se envían en una carpeta, por lo que la información todavía está protegida individualmente, pero solo se necesita un sello para el transporte.

"En este sistema, La corrección de errores cuánticos desempeñará un papel fundamental. no solo de proteger la información cuántica transmitida, sino también para reducir significativamente los recursos necesarios para lograr cualquier tarea que uno necesite, "dijo el coautor del artículo William J. Munro, investigador de los Laboratorios de Investigación Básica de NTT. "La multiplexación cuántica permite una reducción significativa de los recursos sin necesidad de desarrollar nueva tecnología para tales dispositivos de comunicación cuántica".

Actualmente, los investigadores están ampliando su trabajo a escenarios de redes de complejos cuánticos a gran escala.

"La revolución cuántica nos ha permitido diseñar y crear nuevas tecnologías que antes se creían imposibles en nuestro mundo clásico, ", Dijo Nemoto." Las computadoras cuánticas a pequeña escala ya han mostrado un rendimiento informático mejor que las supercomputadoras más grandes de la actualidad. Sin embargo, Están surgiendo muchas otras formas de tecnología cuántica y una de las más profundas podría ser la Internet cuántica, una versión cuántica de la Internet actual, que nos permitirá conectar dispositivos en red. incluidas las computadoras cuánticas ".

Próximo, los investigadores se basarán en los primeros pasos que ya han dado para aumentar tanto la cantidad de información como el tiempo de almacenamiento.