Ingenieros de la Universidad de Pensilvania han trasladado redes cuánticas del laboratorio a cables comerciales de fibra óptica usando el mismo Protocolo de Internet (IP) que impulsa la web actual.
Publicado en Science, este experimento pionero demuestra que las frágiles señales cuánticas pueden funcionar en la misma infraestructura que transporta el tráfico online diario. El equipo probó su enfoque en la red de fibra óptica del campus de Verizon.
El diminuto “Q-chip” del equipo de Pensilvania coordina datos cuánticos y clásicos y, crucialmente, habla el mismo lenguaje que la web moderna. Este enfoque persigue allanar el camino para una futura “internet cuántica”, que los científicos creen que algún día podría ser tan transformadora como el inicio de la era digital.
Las señales cuánticas se basan en pares de partículas “entrelazadas”, tan estrechamente vinculadas que la alteración de una afecta instantáneamente a la otra. Aprovechar esta propiedad podría permitir que las computadoras cuánticas se conecten y compartan su potencia de procesamiento, lo que posibilita avances como una IA más rápida y energéticamente eficiente o el diseño de nuevos fármacos y materiales fuera del alcance de las supercomputadoras actuales.
GESTIÓN INTEGRAL DE SEÑALES CUÁNTICAS EN UN CHIP
Según los autores, el nuevo estudio demuestra, por primera vez en fibra óptica comercial activa, que un chip no solo puede enviar señales cuánticas, sino también corregir automáticamente el ruido, agrupar datos cuánticos y clásicos en paquetes estándar de internet y enrutarlos utilizando el mismo sistema de direccionamiento y las mismas herramientas de gestión que conectan los dispositivos cotidianos en línea.
“Al demostrar que un chip integrado puede gestionar señales cuánticas en una red comercial activa como la de Verizon, y hacerlo utilizando los mismos protocolos que operan el internet clásico, hemos dado un paso clave hacia experimentos a mayor escala y un internet cuántico práctico”, afirma en un comunicado Liang Feng, profesor de Ciencia e Ingeniería de Materiales (MSE) e Ingeniería Eléctrica y de Sistemas (ESE), y autor principal del artículo científico.
LOCOMOTORAS CONVENCIONALES CON VAGONES CUÁNTICOS
En esencia, el nuevo sistema funciona como un ferrocarril, conectando locomotoras ligeras regulares con carga cuántica. “El ‘encabezado’ clásico actúa como el motor del tren, mientras que la información cuántica viaja detrás, en contenedores sellados”, afirma Yichi Zhang, estudiante doctoral del MSE y primer autor del estudio. “No se pueden abrir los contenedores sin destruir su interior, pero el motor garantiza que todo el tren llegue a su destino”.
Dado que el encabezado clásico se puede medir, todo el sistema puede seguir el mismo protocolo de internet (IP) que rige el tráfico de internet actual.
“Al integrar información cuántica en el marco IP habitual, demostramos que una internet cuántica podría hablar literalmente el mismo idioma que la clásica", afirma Zhang. “Esa compatibilidad es clave para escalar utilizando la infraestructura existente”.