Los investigadores de ingeniería han demostrado una prueba de principio para un dispositivo que podría servir como la columna vertebral de un futuro Internet cuántico. El profesor de ingeniería de la Universidad de Toronto Hoi-Kwong Lo y sus colaboradores han desarrollado un prototipo para un elemento clave para todo fotónicorepetidores cuánticos, un paso crítico en la comunicación cuántica de larga distancia.
Una Internet cuántica es el 'Santo Grial' del procesamiento de información cuántica, que permite muchas aplicaciones novedosas, incluida la comunicación segura teórica de la información. La Internet de hoy no fue diseñada específicamente para la seguridad, y muestra: piratería, robos y espionaje informático son comunesdesafíos. Los hackers nefastos están constantemente haciendo agujeros en capas sofisticadas de defensa erigidas por individuos, corporaciones y gobiernos.
A la luz de esto, los investigadores han propuesto otras formas de transmitir datos que aprovecharían las características clave de la física cuántica para proporcionar un cifrado prácticamente irrompible. Una de las tecnologías más prometedoras implica una técnica conocida como distribución cuántica de claves QKD.el hecho de que el simple acto de detectar o medir el estado de un sistema cuántico perturba ese sistema. Debido a esto, cualquier espionaje de terceros dejaría un rastro claramente detectable, y la comunicación puede cancelarse antes de que se pierda cualquier información sensible.
Hasta ahora, este tipo de seguridad cuántica se ha demostrado en sistemas a pequeña escala. Lo y su equipo forman parte de un grupo de investigadores de todo el mundo que están sentando las bases para una Internet cuántica futura trabajando para abordar algunos de los desafíosen la transmisión de información cuántica a grandes distancias, utilizando la comunicación de fibra óptica.
Debido a que las señales de luz pierden potencia a medida que viajan largas distancias a través de cables de fibra óptica, los dispositivos llamados repetidores se insertan a intervalos regulares a lo largo de la línea. Estos repetidores aumentan y amplifican las señales para ayudar a transmitir la información a lo largo de la línea.
Pero la información cuántica es diferente, y los repetidores existentes para la información cuántica son muy problemáticos. Requieren el almacenamiento del estado cuántico en los sitios repetidores, lo que hace que los repetidores sean mucho más propensos a errores, difíciles de construir y muy caros porque a menudo operan atemperaturas criogénicas.
Lo y su equipo han propuesto un enfoque diferente. Están trabajando en el desarrollo de la próxima generación de repetidores, llamados repetidores cuánticos totalmente fotónicos, que eliminarían o reducirían muchas de las deficiencias de los repetidores cuánticos estándar. Con colaboradores en OsakaUniversity, Toyama University y NTT Corporation en Japón, Lo y su equipo han demostrado la prueba de concepto de su trabajo en un artículo publicado recientemente en Comunicaciones de la naturaleza .
"Hemos desarrollado repetidores totalmente fotónicos que permiten la medición de Bell adaptativa con inversión de tiempo", dice Lo. "Debido a que estos repetidores son totalmente ópticos, ofrecen ventajas que los repetidores tradicionales, basados en la memoria cuántica, no ofrecen. Por ejemplo, este método podría funcionar a temperatura ambiente ".
Una Internet cuántica podría ofrecer aplicaciones que son imposibles de implementar en Internet convencional, como la seguridad impenetrable y la teletransportación cuántica.
"Una red totalmente óptica es una forma prometedora de infraestructura para una comunicación rápida y eficiente en energía que se requiere para un futuro Internet cuántico", dice Lo. "Nuestro trabajo ayuda a allanar el camino hacia este futuro".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ciencias Aplicadas e Ingeniería de la Universidad de Toronto . Original escrito por Jessica MacInnis. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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