Una Internet cuántica viable, una red en la que la información almacenada en qubits se comparte a largas distancias a través del entrelazamiento, transformaría los campos del almacenamiento de datos, la microdetección y la informática, dando paso a una nueva era de la comunicación.

Este mes, los científicos del Fermi National Accelerator Laboratory, el laboratorio nacional del Departamento de Energía de EE. UU. Afiliado a la Universidad de Chicago, junto con socios de cinco instituciones dieron un paso importante hacia la investigación Como internet.

En un artículo de investigación publicado en PRX Quantum, el equipo demostró por primera vez una teletransportación de qubits de largo alcance hechos de fotones (partículas de luz) con una precisión superior al 90%.

Los qubits se transportaron de forma remota a través de una red de fibra óptica de 27 millas (44 km) utilizando los detectores de fotón único más modernos, así como equipos disponibles en el mercado.

“Estamos satisfechos con los resultados”, dijo el científico del Fermilab Panagiotis Spentzouris, director del Programa de Ciencia Cuántica del Fermilab y uno de los autores del artículo. “Este es un logro importante en el camino hacia la tecnología de construcción que redefinirá la forma en que se conduce la comunicación global”.

Este logro se produce unos meses después de que el Departamento de Energía de EE. UU. Dio a conocer su plan para la Internet cuántica nacional en una conferencia de prensa en la Universidad de Chicago.

Conexión de partículas

La teletransportación cuántica es la transferencia “sin cuerpo” de estados cuánticos de un lugar a otro. La teletransportación cuántica de un qubit se logra mediante el entrelazamiento cuántico, en el que dos o más partículas están estrechamente relacionadas entre sí. Si un par de partículas entrelazadas se comparte entre dos sitios separados, independientemente de la distancia entre ellos, la información codificada se transmite de forma remota.

El equipo conjunto, investigadores de Fermilab, AT&T, Caltech, la Universidad de Harvard, el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y la Universidad de Calgary, ha teletransportado con éxito qubits en dos sistemas: Caltech Quantum Network y Fermilab Quantum Network. Los sistemas están diseñados, construidos, encargados y publicados por el Programa de Investigación Público-Privada del Instituto de Tecnología de California sobre Redes y Tecnologías Cuánticas Inteligentes, o IN-Q-NET.

“Estamos muy orgullosos de haber logrado este hito en sistemas de transporte cuántico escalables, de alto rendimiento y sostenibles”, dijo Maria Spiropolo, profesora de física en Shang-Yi Ch’en en el Instituto de Tecnología de California y directora del Programa de Investigación IN-Q-NET. . “Los resultados mejorarán aún más con las actualizaciones del sistema que esperamos completar para el segundo trimestre de 2021”.

Las redes Caltech y Fermilab, que cuentan con procesamiento de datos semiautónomo, son compatibles tanto con la infraestructura de comunicación existente como con los dispositivos de almacenamiento y procesamiento cuántico emergentes. Los investigadores los están utilizando para mejorar la resolución y la tasa de distribución de entrelazamiento, centrándose en complejos protocolos de comunicación cuántica y las ciencias básicas.

“Con esta demostración, estamos comenzando a sentar las bases para la construcción de una red cuántica urbana en el área de Chicago”, dijo Spentzores.

La red de Chicagoland, llamada Illinois Express Quantum Network, fue diseñada por Fermilab en colaboración con el Laboratorio Nacional Argonne, Caltech, la Universidad Northwestern y socios de la industria.

“Esta hazaña es testimonio del éxito de la colaboración entre disciplinas e instituciones, y está impulsando gran parte de lo que logramos en ciencia”, dijo el subdirector de investigación de Firmilab, Joe Leakin. “Felicito al equipo de IN-Q-NET ya nuestros socios en la academia y la industria por este logro único en su tipo en teletransportación.