¿Estás listo para la Internet cuántica?Los científicos acaban de alcanzar un hito clave en la carrera para conectar computadoras cuánticas

Ahora estamos un paso más cerca de una «Internet cuántica», una red de computadoras cuánticas interconectadas, después de que los científicos construyeron por primera vez una red de «memoria cuántica» a temperatura ambiente.

En el experimento, los científicos almacenaron y recuperaron dos qubits de fotones, o bits cuánticos hechos de fotones o partículas de luz, según un artículo publicado el 15 de enero en la revista Nature Quantum Information.

Este avance es significativo porque la memoria cuántica es una tecnología fundamental que será precursora de la Internet cuántica, la próxima generación de la World Wide Web.

La memoria cuántica es una versión cuántica de la memoria computacional binaria. Mientras que en la informática clásica los datos se codifican en estados binarios de 1 o 0, la memoria cuántica almacena datos como qubits o qubits, que también pueden ser una superposición de 1 y 0. Si se observan, los colapsos de superposición y los qubits son igualmente útiles. como una broca normal.

Se espera que las computadoras cuánticas con millones de qubits sean mucho más poderosas que las supercomputadoras más rápidas de la actualidad porque los qubits entrelazados (esencialmente vinculados en el espacio y el tiempo) pueden realizar muchos más cálculos simultáneamente.

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Como sugiere el nombre, la Internet cuántica es una infraestructura de Internet que se basa en las leyes de la mecánica cuántica para transmitir datos entre computadoras cuánticas. Pero necesitamos memoria cuántica para que las redes cuánticas funcionen. Debido a que los qubits operan como una superposición de unos y ceros, en lugar de cualquier estado binario en la informática clásica, pueden almacenar y transmitir más información con mayor densidad que las redes tradicionales.

«Hacer que estas memorias cuánticas funcionen juntas a nivel cuántico a temperatura ambiente será fundamental para una Internet cuántica de cualquier escala. Hasta donde sabemos, esta hazaña nunca se ha demostrado antes, y esperamos demostrarlo en esta investigación. fundación”, dijo en un comunicado el autor principal Eden Figueroa, profesor de física y astronomía en la Universidad de Stony Brook.

Construyendo una red de computación cuántica

Las redes cuánticas construidas en los últimos años necesitan enfriarse al cero absoluto para funcionar, lo que limita su utilidad. Pero los científicos de la Universidad Stony Brook han desarrollado un método para almacenar dos fotones individuales y, lo más importante, recuperar con éxito sus firmas cuánticas. Lo lograron a temperatura ambiente almacenando fotones en gas rubidio.

Esto lo hace más factible que experimentos anteriores para diseñar e implementar una Internet cuántica en el futuro. Sin embargo, en este experimento sólo pudieron almacenar fotones durante una fracción de segundo, mientras que almacenar qubits a temperaturas criogénicas normalmente significa que pueden durar más de una hora.

Un repetidor cuántico requiere dos fuentes de pares de fotones entrelazados ubicados a cierta distancia entre sí: un fotón se envía a la memoria cuántica y el otro fotón se envía en la dirección opuesta. (Crédito de la imagen: Chase Wallace, Universidad Stony Brook)

Daniel Oi, profesor de física cuántica en la Universidad de Strathclyde, dijo a WordsSideKick.com: «El verdadero punto de venta de esta tecnología es que pueden tomar dos fotones almacenados de forma independiente, recuperarlos e interferir con ellos simultáneamente». la inclinación HOM, o inclinación Hong-Ou-Mandel, que es una firma cuántica característica que indica que los dos fotones son idénticos».

Las comunicaciones cuánticas no sólo son más rápidas, sino también inherentemente seguras, mientras que las comunicaciones tradicionales pueden ser interceptadas o manipuladas. Esto se debe a que cualquier intento de interceptar y leer información transmitida a través de una red cuántica equivaldría a observación, lo que destruiría la superposición de qubits que se mueven a través del circuito.

Esta es un área de investigación activa y ha comenzado la carrera para desarrollar tecnologías que nos ayuden a construir una Internet cuántica. En 2022, investigadores de Suiza utilizaron un método similar para almacenar fotones individuales. Ese mismo año, China utilizó el entrelazamiento cuántico para transmitir señales entre dos dispositivos de almacenamiento separados por 12,5 kilómetros.

La siguiente etapa es desarrollar un método para detectar cuándo una señal cuántica está lista para ser recuperada sin destruir las propiedades de la señal mediante observación directa. Lograr este objetivo allanaría el camino para los repetidores cuánticos, dispositivos que pueden ampliar el alcance de las señales cuánticas. Este será un precursor clave de una Internet cuántica a gran escala.

«Uno de los santos griales de la memoria cuántica es '¿Cómo detectas que realmente has almacenado un fotón y lo haces de manera eficiente y confiable sin destruir las propiedades cuánticas del fotón?'», dijo Oi. .