El Alcance de la Computación Cuántica al Régimen Macroscópico Está Más Cerca

^{Por: Dra. Inés Urdaneta, Físico e investigator de Resonance Science foundation}

La Red Cuántica Illinois-Express (IEQNET), una colaboración que incluye los laboratorios nacionales Fermi y Argonne del DOE, la Universidad Northwestern y Caltech, ha dado los primeros pasos hacia una red cuántica de larga distancia que funciona con fibra óptica de telecomunicaciones. Utilizando fibra óptica local, el equipo de investigadores ha desplegado con éxito la red cuántica entre dos laboratorios del Departamento de Energía de EE.UU. (DOE), separados 50 kilómetros.

En este sistema, la información se codifica a través de fotones entrelazados, y el reto sigue siendo poder transferir esta información a través de distancias y escalas sin perder la coherencia, característica que garantiza que no ha habido pérdida de información. Preservar la información es clave para cualquier sistema informático; todas nuestras actividades digitales requieren que la transferencia de información sea segura.

Una forma de medir el grado de preservación de la información es midiendo la sincronización cuando ambas señales -la cuántica (los fotones entrelazados) y la clásica (el contador de tiempo, el reloj)- viajan por la misma fibra óptica.

^{Imagen de Lee Turman, Laboratorio Nacional de Argonne. Para medir la sincronización de dos relojes -uno en Argonne y otro en Fermilab- los científicos transmitieron una señal de reloj tradicional (azul) y una señal cuántica (naranja) simultáneamente entre los dos laboratorios, a través de la Red Cuántica Illinois Express. Los relojes se mantuvieron sincronizados en un marco temporal inferior a 5 picosegundos.}

El requisito principal es utilizar diferentes longitudes de onda para cada señal y las frecuencias deben elegirse de forma que se eviten las interferencias entre ellas, para que puedan "viajar de forma independiente", como si se tratara de carriles diferentes en una misma "autopista". Encontrar esas frecuencias es la pieza clave del rompecabezas. Los resultados son extraordinarios. Sólo hubo una diferencia de tiempo de 5 trillonésimas de segundo (5 picosegundos) en los relojes de cada lugar, lo que garantiza la seguridad de la transferencia de información.

Según el comunicado de prensa, es la primera vez que los fotones codificados cuánticamente y las señales clásicas se transmiten simultáneamente a través de una distancia metropolitana con una precisión de sincronización sin precedentes que permite identificar y manipular con precisión los pares de fotones entrelazados que intervienen en las redes cuánticas a grandes distancias y en condiciones del mundo real.

Esto proporcionará también bases sólidas para el procesamiento de la información cuántica (computación cuántica), ofreciendo un aumento exponencial de las capacidades computacionales, que hoy en día parecen fuera de este mundo.

Con este logro de IEQNET, los ordenadores cuánticos están más cerca de sustituir el procesamiento clásico de la información que utilizamos actualmente. 

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https://phys.org/news/2022-06-quantum-network-national-labs-synch.html