La carrera por la definitiva supremacía cuántica sigue viva entre las grandes empresas del mundo de la tecnología. Ahora, en paralelo con este desarrollo también se presentará la necesidad de crear redes que sean capaces de soportar el funcionamiento de las nuevas y poderosas computadoras cuánticas. Para esto, se hará necesaria la llegada del internet cuántico. ¿Estamos muy lejos de ella?

Actualmente, la posibilidad aún no se encuentra al voltear la esquina. Sin embargo, gracias a una investigación recientemente publicada en Optica de OSA Publishing, al menos estamos un paso más cerca de ella.

El estudio realizado por Navin B. Lingaraju, Hsuan-Hao Lu, Suparna Seshadri, Daniel E. Leaird, Andrew M. Weiner y Joseph M. Lukens ha abordado el lado práctico de la aplicación de una red cuántica a gran escala y los obstáculos que se presentan para esto. Según su nueva propuesta, un simple interruptor podría ser todo lo que se necesita para pasar al siguiente nivel.

El dilema

Hasta la fecha, existen dos principales complicaciones que impiden el desarrollo de las redes cuánticas. Si se logran solucionar, la llegada del internet cuántico podría estar mucho más cerca de lo que esperamos.

En primer lugar, uno de los inconvenientes destacados tiene que ver con la capacidad de conexión de las redes. Con lo poderosas que son las computadoras cuánticas, la cantidad de información y datos que transmiten es grande y pesada. Como consecuencia, no todas las infraestructuras son capaces de seguir un paso tan intenso, y menos entre grupos grandes de usuarios.

De la mano de esta situación, aparece la segunda complicación. Esta tiene que ver justamente con la gran cantidad de información transmitida a través de longitudes de onda de luz. Si esta es demasiada o debe ir muy lejos, lo más probable es que algunos datos se pierdan en el camino por la pérdida de fotones.

La solución: este interruptor podría acelerar la llegada del internet cuántico

“Los enfoques anteriores han requerido el intercambio físico de docenas de filtros ópticos fijos sintonizados en longitudes de onda individuales, lo que hizo que la capacidad de ajustar las conexiones entre usuarios no fuera prácticamente viable y que la pérdida de fotones fuera más probable”, comentó Weiner.

Para contrarrestar esto, el equipo de investigadores ha propuesto una nueva solución que podría llevar las conexiones de fibra óptica a un nuevo nivel. Básicamente, se propone el uso de un interruptor que actuará como regulador de los datos transmitidos y direcciones tomadas por las longitudes de onda.

“Mostramos una manera de hacer el enrutamiento de longitud de onda con solo una pieza de equipo, un conmutador selectivo de longitud de onda, para, en principio, construir una red de 12 a 20 usuarios, tal vez incluso más”, siguió Weiner.

En pocas palabras, han desarrollado un equipo que podría facilitar la llegada del internet cuántico al hacerlo más adaptable a las capacidades de la tecnología actual. Gracias al interruptor, en lugar de tener que enviar cantidades de datos fijas a ubicaciones únicas, se podrá adaptar la longitud de onda y peso de la información para que se ajuste a las necesidades de cada usuario.

Una opción que ofrece mayor eficiencia y alcance

Con la implementación de este interruptor propuesto, la arquitectura general de las redes cuánticas se simplificaría. Esto debido a que ya no habría que colocar un nuevo filtro para la fibra óptica por cada nuevo usuario, sino que se podría contar con los interruptores para desviar y manejar las cantidades necesarias de longitud de onda.

Esquema de funcionamiento de un nuevo interruptor para el internet cuántico.
Crédito: Navin Lingaraju/Universidad Purdue.

De esta forma, la llegada del internet cuántico también vendría de la mano con un nuevo tipo de “flexibilidad” que las redes cuánticas no han visto hasta ahora. Gracias a este, el uso del ancho de banda se podría ajustar también a las necesidades de cada usuario, evitando así que las redes se sobrecarguen sin necesidad.

Por el momento, sus sistemas solo funcionan con grupos relativamente pequeños de usuarios. Sin embargo, a medida que sigan pudiendo su nuevo diseño, este podría extenderse a redes más grandes y complejas como las que seguramente se necesitarán cuando la computación cuántica deje de ser la excepción para convertirse en la regla.

Referencia:

Adaptive bandwidth management for entanglement distribution in quantum networks: https://doi.org/10.1364/OPTICA.413657

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