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Un grupo de científicos alemanes descubre un método que acerca el Internet cuántico al mundo real
El Internet cuántico promete mayor seguridad, velocidades de conexión mucho más rápido y otras aplicaciones imposibles con el Internet actualInvestigadores de la Universidad Humboldt de Berlín han demostrado cómo los pulsos láser ultrarrápidos pueden potenciar significativamente el desarrollo de un Internet cuántico basado en el diamante. Este avance podría marcar el futuro, donde las redes de comunicación cuánticas podrían revolucionar la transmisión de información. Para demostrarlo, han presentado un nuevo método para generar fotones individuales en un sistema cuántico de diamante.
El estudio de los investigadores alemanes se centra en los cristales de diamante que contienen defectos específicos en su estructura atómica: los centros de vacancia de estaño o centros de tonalidad. Estas estructuras atómicas funcionan como bits cuánticos estables, capaces de almacenar información cuántico y acoplarla a partículas de luz.
Uno de los principales desafíos de la tecnología cuántica ha sido controlar estos cúbits con luz, detectando simultáneamente con claridad los fotones emitidos por ellos como portadores de información. Al parecer, los métodos convencionales suelen basarse en técnicas de filtrado complejas que reducen la eficiencia y limitan la escalabilidad del sistema para aplicaciones prácticas.
Los investigadores descubrieron que este desafío puede resolverse mediante el nuevo método SUPER, en el que dos pulsos láser sincronizados con precisión excitan el sistema cuántico, facilitando enormemente la separación del láser de control de los fotones individuales que transportan la información cuántica. Los investigadores controlaron los cúbits mediante pulsos láser extremadamente cortos, que operan en el rango de los femtosegundos (una cuatrillonésima de segundo).
Cem Güney Torun, estudiante de doctorado del Departamento de Física y uno de los dos autores principales del estudio, afirmó que “con pulsos ultrarrápidos, podemos controlar el estado cuántico en escalas de tiempo completamente nuevas. Esto abre la puerta a operaciones cuánticas más rápidas y complejas en diamante”. Mustafa Gökçe, también autor principal y antiguo asistente de investigación del Departamento de Física, añadió: “Nuestro método nos permite excitar el sistema de forma eficiente, manteniendo los fotones individuales emitidos limpios y utilizables”.
El método SUPER, además, preserva el estado de espín cuántico interno del sistema; una propiedad crucial para generar entrelazamiento cuántico entre nodos distantes, que es otro pilar fundamental de las futuras redes de comunicación cuántica. Los investigadores, para este estudio, combinaron diversos enfoques experimentales: la fabricación de nanoestructuras de diamante con centros de vacantes de estaño incrustados, tecnologías ópticas ultrarrápidas y modelado teórico. Una combinación que permitió al equipo demostrar que SUPER proporciona una nueva y potente herramienta para la tecnología cuántica de estado sólido.
Uno de los motivos por los que el Internet cuántico ha llamado tanto la atención es por su seguridad. Mientras que los sistemas clásicos de cifrado y de protección de datos son susceptibles a hackeos, los ordenadores cuánticos, mediante la criptografía cuántica, prometen a los usuarios y organizaciones experimentar comunicaciones prácticamente invulnerables. Esta tecnología promete también la aparición de nuevos dispositivos, como los enrutadores cuánticos (conexiones más veloces, inteligentes y seguras), así como muchas otras utilidades.