Eso es exactamente lo que han hecho los físicos de Harvard, utilizando la fibra de telecomunicaciones existente en el área de Boston, en una demostración de la distancia de fibra más larga del mundo entre dos nodos de memoria cuántica hasta la fecha. Piense en ello como una Internet simple y cerrada entre los puntos A y B, que transporta una señal codificada no por bits clásicos como la Internet existente, sino por partículas de luz individuales perfectamente seguras.

El innovador trabajo, titulado "Enredo de nodos de memoria cuántica nanofotónica en una red de telecomunicaciones" y publicado en Nature , fue dirigido por Mikhail Lukin, profesor del Departamento de Física de la Universidad Joshua y Beth Friedman, en colaboración con los profesores de Harvard Marko Lončar y Hongkun Park, todos miembros de la Iniciativa Cuántica de Harvard, junto con investigadores de Amazon Web Services.

El equipo de Harvard estableció las bases prácticas de la primera Internet cuántica entrelazando dos nodos de memoria cuántica separados por un enlace de fibra óptica desplegado en un circuito de aproximadamente 22 millas a través de Cambridge, Somerville, Watertown y Boston. Los dos nodos estaban ubicados a un piso de distancia en el Laboratorio de Ciencia e Ingeniería Integradas de Harvard.

La memoria cuántica, análoga a la memoria de las computadoras clásicas, es un componente importante de un futuro de computación cuántica interconectada porque permite operaciones complejas de red y almacenamiento y recuperación de información. Si bien se han creado otras redes cuánticas en el pasado, la del equipo de Harvard es la red de fibra más larga entre dispositivos que puede almacenar, procesar y mover información.

Cada nodo es una computadora cuántica muy pequeña, hecha de una astilla de diamante que tiene un defecto en su estructura atómica llamado centro de vacantes de silicio. Dentro del diamante, estructuras talladas de menos de una centésima parte del ancho de un cabello humano mejoran la interacción entre el centro vacante de silicio y la luz.

El centro de vacantes de silicio contiene dos qubits, o bits de información cuántica:uno en forma de espín electrónico utilizado para la comunicación y el otro en forma de espín nuclear de mayor duración utilizado como qubit de memoria para almacenar entrelazamientos (el centro de vacantes de silicio). propiedad que permite que la información esté perfectamente correlacionada a cualquier distancia).

Ambos giros son totalmente controlables con pulsos de microondas. Estos dispositivos de diamante, de sólo unos pocos milímetros cuadrados, están alojados dentro de unidades de refrigeración de dilución que alcanzan temperaturas de -459 °F.

El uso de centros de silicio vacantes como dispositivos de memoria cuántica para fotones individuales ha sido un programa de investigación de varios años en Harvard. La tecnología resuelve un problema importante en la teórica Internet cuántica:la pérdida de señal que no se puede aumentar de manera tradicional.

Una red cuántica no puede utilizar repetidores de señales de fibra óptica estándar porque la copia de información cuántica arbitraria es imposible, lo que hace que la información sea segura, pero también muy difícil de transportar a largas distancias.

Los nodos de red basados ​​en centros de vacantes de silicio pueden capturar, almacenar y entrelazar bits de información cuántica mientras corrigen la pérdida de señal. Después de enfriar los nodos hasta cerca del cero absoluto, la luz se envía a través del primer nodo y, por la naturaleza de la estructura atómica del centro vacante de silicio, se entrelaza con él.

"Dado que la luz ya está entrelazada con el primer nodo, puede transferir este entrelazamiento al segundo nodo", explicó el primer autor Can Knaut, estudiante de la Escuela de Graduados en Artes y Ciencias Kenneth C. Griffin en el laboratorio de Lukin. "A esto lo llamamos entrelazamiento mediado por fotones."

Durante los últimos años, los investigadores alquilaron fibra óptica a una empresa de Boston para realizar sus experimentos, instalando su red de demostración encima de la fibra existente para indicar que sería posible crear una Internet cuántica con líneas de red similares.

"Mostrar que los nodos de una red cuántica pueden entrelazarse en el entorno del mundo real de una zona urbana muy concurrida es un paso importante hacia la creación de redes prácticas entre ordenadores cuánticos", afirmó Lukin.

Una red cuántica de dos nodos es sólo el comienzo. Los investigadores están trabajando diligentemente para ampliar el rendimiento de su red agregando nodos y experimentando con más protocolos de red.