Los investigadores del Instituto de Ciencias Fotónicas han logrado una “teleportación cuántica multiplexada” usando tres fotones y dos estaciones separadas. En pocas palabras, acaban de transferir información a dos objetos que nunca antes estuvieron en contacto.
Si bien es cierto que la teleportación cuántica se ha probado en otras ocasiones, esta es la primera vez que se emplean memorias cuánticas multiplexadas para garantizar la calidad de la transferencia. Por lo tanto, podríamos estar ante una nueva técnica para enviar datos cuánticos entre un fotón y un qubit de estado sólido.
Entre dos objetos cuánticos distantes
Lo curioso de este proceso de teleportación es que la información no se transmite mandando qubits a través de un canal de comunicación que conecte a las dos partes, como viene siendo habitual. En este caso, la información se destruye en un lugar y aparece en el otro sin viajar físicamente entre los dos.
Dicho fenómeno ocurre gracias al entrelazamiento cuántico y la transmisión de lo que hoy en día conocemos como bits clásicos.
Los investigadores lo demostraron durante su pequeño experimento. Construyeron dos estaciones experimentales, “Alice” y “Bob”, y luego las conectaron por fibra óptica a un kilómetro de distancia para emular una red de telecomunicaciones actual.
Con Alice, el equipo usó un cristal especial para crear dos fotones entrelazados: uno de ellos compatible con la infraestructura de telecomunicaciones y el otro fotón como respaldo en una memoria cuántica multiplexada. Esto debido a que el receptor de información cuántica normalmente debe poseer una “memoria” para almacenar el qubit sin degradarlo, hasta que se pueda implementar la operación final.
Bob, por otro lado, contenía un solo fotón donde habían codificado el bit cuántico que querían teleportar. Entonces, cuando enviaron uno de los fotones de Alice hacia Bob, los científicos notaron que el fotón de respaldo también logró interactuar con la otra estación y transferir información a distancia.
«Fuimos capaces de enviar información entre dos fotones que nunca antes estuvieron en contacto, pero que sí estuvieron conectados a través de un tercer fotón entrelazado con el primero».
Dario Lago, científico en el Instituto de Ciencias Fotónicas
Un paso más en la comunicación cuántica
Actualmente existe gran interés en la teleportación cuántica en el campo de las comunicaciones y las redes cuánticas. Principalmente porque su uso permitiría la transferencia de qubits a gran velocidad cuando el remitente está lejos.
En este sentido, el experimento del Instituto de Ciencias Fotónicas supone un gran hito para las nuevas tecnologías. Después de todo, su técnica facilitaría la integración de redes cuánticas en las telecomunicaciones actuales que usan simples fotones. Y además, permitiría extender las comunicaciones ultraseguras a distancias mucho más largas.
“La teleportación cuántica fue propuesta teóricamente a principios de los años 90, y varios grupos de todo el mundo han hecho experimentos, pero aún no han resuelto cómo teleportar información de manera práctica. Nuestro experimento puede ser el primer paso hacia una comunicación cuántica confiable y rápida a través de una red extensa”.
Dario Lago
Sin duda alguna, el éxito de este experimento radica en la memoria cuántica multiplexada. Por un lado, la multiplexación les permitió aumentar la tasa de teleportación más allá de los límites impuestos sin degradar la calidad del qubit teleportado. Y por otro lado, su simple presencia ayudó a almacenar el primer fotón durante el tiempo suficiente para que, cuando Alice supiera que la interacción había ocurrido, todavía se pudiera procesar la información teleportada.
Entonces, en definitiva, esta técnica cuántica podría sentar las bases del futuro Internet cuántico que nos ayudará a tener comunicaciones de calidad a larga distancia.
Referencias:
Long distance multiplexed quantum teleportation from a telecom photon to a solid-state qubit https://www.nature.com/articles/s41467-023-37518-5
