Hacia la autopista de información cuántica

¿Se podrán codificar cuánticamente los mensajes de correo electrónico en el futuro? ¿Podremos teleportar estados cuánticos a través de grandes distancias mediante cables de fibra óptica ordinarios? Para las aplicaciones de comunicación cuántica lo ideal es poder usar átomos enfriados por láser conectados a fibras de vidrio ultradelgadas, conformando cables.

Ahora, unos investigadores de la Universidad Tecnológica de Viena en Austria han demostrado experimentalmente que dichos cables de fibra de vidrio son capaces de almacenar información cuántica el tiempo suficiente como para poder ser usados para entrelazar cuánticamente átomos a cientos de kilómetros de distancia. Esto constituiría un elemento fundamental de una red global de comunicación cuántica que utilice cables de fibra óptica.

Átomos, en combinación con fibra de vidrio, ¿la base de la red de comunicación global del futuro? (Imagen artística: © TU Wien)

En el experimento realizado por el equipo de Arno Rauschenbeutel (Centro de Ciencia y Tecnología Cuánticas de Viena e Instituto de Física Atómica y Subatómica de la Universidad Tecnológica de Viena), los científicos conectan dos sistemas físicos cuánticos diferentes. Por un lado, Rauschenbeutel y sus colaboradores usan luz guiada por fibra óptica, la cual es perfecta para enviar información cuántica de un punto a otro, y, por otro lado, se valen de átomos, que son ideales para almacenar esta información.

Se puede lograr una interacción muy intensa entre la luz y los átomos atrapando átomos a una distancia de unos 200 nanómetros de una fibra de vidrio, la cual tiene un diámetro de apenas 500 nanómetros. Esto posibilita el intercambio de información cuántica entre los dos sistemas. Este intercambio de información es la base para tecnologías como la criptografía cuántica y la teleportación cuántica.

En la actualidad, existen diferentes enfoques para realizar operaciones de la mecánica cuántica e intercambiar información cuántica entre la luz y los dispositivos de memoria basados en la materia. Sin embargo, almacenar y luego recuperar la información de manera eficiente constituye un reto para muchos de estos sistemas. El método desarrollado en la Universidad Tecnológica de Viena supera este problema y permite aprovechar tecnología convencional: El sistema empleado se puede conectar directamente a la fibra óptica estándar que se usa habitualmente para la transmisión de datos. Por tanto, será fácil integrar el nuevo cable cuántico de fibra de vidrio a las redes de comunicación de fibra óptica existentes.