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Primer paso para el Internet Cuántico

Un experimento realizado por físicos del Instituto Niels Bohr ha demostrado que la luz posee una memoria cuántica capaz de comunicaciones mucho más rápidas y seguras a través de Internet. Han conseguido almacenar con gran precisión los impulsos de luz en determinados átomos, mediante un protocolo que otorga a la información un 70% de fiabilidad. El descubrimiento supone también un impulso a la física fundamental, particularmente la relacionada con la información cuántica. Por Vanessa Marsh.

Primer paso para el Internet Cuántico

Físicos del Instituto Niels Bohr han creado una memoria atómica de la luz que en el futuro puede romper las fronteras de la comunicación a través de Internet, consiguiendo una red mucho más rápida y segura que la actual. De esta forma, alumbran un nuevo tipo de Internet, llamado Internet Cuántico, en el que la información es codificada mediante las propiedades cuánticas de los impulsos lumínicos, lo que abre un nuevo universo de posibilidades a la red de redes.

Aunque la transferencia de datos a través de Internet adquiere cada vez mayor velocidad, los impulsos lumínicos que transportan la información son también cada vez más débiles, lo que representa una amenaza para el esperado crecimiento de la red de redes.

La solución a este dilema la han encontrado físicos daneses. Le llaman el Internet cuántico, un nuevo sistema de transmisión de datos en el que la información se codifica siguiendo las características de la física cuántica. Esta solución concede a la red de redes unas posibilidades de crecimiento casi infinitas, sin riesgo de perder capacidad de transferir información ni velocidad en el procesamiento de los datos.

El procedimiento ideado por los físicos daneses consiste en una nueva forma de detectar y almacenar en átomos la información contenida en los impulsos lumínicos, lo que llaman memoria cuántica. Tal como explican en este artículo, su experimento ha permitido responder afirmativamente a la pregunta de si es posible almacenar con gran precisión los impulsos de luz en determinados átomos.

Esta memoria cuántica, además de potenciar la capacidad de Internet, supone también una enorme contribución a la física fundamental, particularmente a la relacionada con la información cuántica.

Información y óptica cuánticas

La información cuántica se basa en el uso de las propiedades de las partículas elementales con la finalidad de realizar manipulaciones de la información de una forma totalmente inédita en la historia de la ciencia.

La óptica cuántica es la ciencia que manipula la luz con tal precisión que los efectos cuánticos se convierten en dominantes. La luz no es una onda clásica, sino más bien una entidad con las características cuánticas de onda y de partícula al mismo tiempo.

Almacenar el estado cuántico de la luz constituye una de las principales desafíos de la óptica cuántica, si bien se ha demostrado experimentalmente que se puede detener la luz clásica en un átomo de un gas y redirigirla hacia otros átomos.

Las investigaciones se han centrado hasta ahora en la posibilidad de generalizar este mecanismo para almacenar el estado cuántico de la luz en un gas, utilizando átomos de gases para realizar una interacción no lineal entre dos fotones, lo que tendría numerosas aplicaciones en la información cuántica.

Demostrada la memoria cuántica de la luz

Lo que han conseguido los físicos del Instituto Bohr es demostrar experimentalmente la memoria cuántica de la luz. Hasta ahora se habían conseguido desarrollos impresionantes sobre la aplicación de la óptica cuántica al tratamiento de la información, particularmente el intercambio de información cuántica entre materia y luz.

El objetivo de estos trabajos ha consistido en conseguir almacenar en una memoria la información cuántica transportada por un vector luminoso y su posterior recuperación. Aunque diversos trabajos teóricos habían demostrado su viabilidad, la demostración experimental de esta posibilidad era lo que faltaba y es la que han realizado ahora los físicos del Instituto Bohr.

Tal como explican en la revista Nature, dado que hasta ahora no se ha conseguido almacenar toda la información contenida en un impulso luminoso, ellos proponen un protocolo para crear una memoria cuántica en un conjunto de átomos que otorga a la información un 70% de fiabilidad.

El procedimiento consigue asimismo un 33% más de densidad de los estados cuánticos utilizados hasta ahora para llevar la luz a los átomos, con un tiempo de vida de la memoria cuántica de hasta 4 milisegundos.

Unidades cuánticas

Lo que han conseguido los físicos del Instituto Bohr es crear una célula de memoria que añade menos ruido que una célula de memoria clásica, lo que implica haber demostrado que la luz posee memoria cuántica.

Los fotones, al igual que las demás partículas subatómicas, poseen una particular dualidad, ya que tanto pueden ser partículas como ondas, es decir, que existen en dos estados a la misma vez.

Como los fotones son capaces de estar en varios estados a un mismo tiempo, pueden buscar información en diferentes lugares de forma simultánea. Pero existe un grave problema y tiene que ver con la manipulación atómica: hasta ahora el uso de esta tecnología incorporaba grandes porcentajes de ruido que impedían el correcto uso de las facultades cuánticas de la luz, problema que han despejado en gran parte los físicos daneses.

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Vanessa Marsh

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