{"id":12480,"date":"2018-10-31T09:37:25","date_gmt":"2018-10-31T15:37:25","guid":{"rendered":"http:\/\/otech.uaeh.edu.mx\/noti\/?p=12480"},"modified":"2018-10-31T09:37:25","modified_gmt":"2018-10-31T15:37:25","slug":"lo-que-nos-deparara-la-internet-cuantica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/otech.uaeh.edu.mx\/noti\/computacion-cuantica\/lo-que-nos-deparara-la-internet-cuantica\/","title":{"rendered":"Lo que nos deparar\u00e1 la internet cu\u00e1ntica"},"content":{"rendered":"

Una futura internet cu\u00e1ntica podr\u00eda tener usos mucho antes de que llegue a su madurez tecnol\u00f3gica, predice un equipo de f\u00edsicos.<\/span><\/p>\n

Esa red, que sacar\u00eda partido de fen\u00f3menos puramente cu\u00e1nticos, ser\u00eda fundamentalmente diferente de la internet cl\u00e1sica que utilizamos ahora. Hay grupos de investigadores de todo el mundo que trabajan en las primeras etapas de su desarrollo, etapas que prometen ya una privacidad y una seguridad pr\u00e1cticamente inviolables de las comunicaciones. Una red m\u00e1s madura podr\u00eda incluir una serie de aplicaciones cient\u00edficas, y no solo cient\u00edficas, imposibles con los sistemas cl\u00e1sicos; por ejemplo, unos sensores para la detecci\u00f3n de las ondas gravitatorias.<\/span><\/p>\n

Un equipo de prominentes investigadores de la internet cu\u00e1ntica en la Universidad Tecnol\u00f3gica de Delft, Holanda, acaba de publicar una hoja de ruta que presenta las etapas que recorrer\u00eda hacia su plenitud y detalla las dificultades t\u00e9cnicas que cada una plantear\u00e1. Se describen sus predicciones\u00a0en el n\u00famero del 18 de octubre de\u00a0Science.<\/em><\/span><\/p>\n

La diferencia cu\u00e1ntica<\/strong><\/span><\/p>\n

Esos investigadores sostienen que la tecnolog\u00eda, que complementar\u00eda pero no sustituir\u00eda a la internet actual, podr\u00eda llegar a difundirse tanto entre los grandes usuarios, los laboratorios universitarios, por ejemplo, como entre los consumidores individuales, pero no predicen un per\u00edodo de tiempo en que ello podr\u00eda ocurrir.<\/span><\/p>\n

La diferencia con los ordenadores cu\u00e1nticos es grande, aseguran, otra tecnolog\u00eda futurista sobre la que los cient\u00edficos trabajan febrilmente con la intenci\u00f3n de construir m\u00e1quinas m\u00e1s eficientes que las computadoras cl\u00e1sicas.\u00a0\u00abEn el campo de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica se trata mucho m\u00e1s de un todo o nada\u00bb, seg\u00fan la f\u00edsica te\u00f3rica Stephanie Wehner, coautora del art\u00edculo con su compa\u00f1eros de Delft\u00a0David Elkouss y Ronald Hanson.<\/span><\/p>\n

Stephanie Barz, f\u00edsica cu\u00e1ntica de la Universidad de Stuttgart, en Alemania, est\u00e1 de acuerdo. Resulta dif\u00edcil predecir cu\u00e1l de las tecnolog\u00edas llegar\u00e1 antes, sostiene, como tambi\u00e9n sostienen otros: si una Internet cu\u00e1ntica ampliamente usada o unos ordenadores cu\u00e1nticos \u00fatiles. Pero las redes cu\u00e1nticas tienen una gran ventaja, dice Barz, en el sentido de que\u00a0<\/span>\u00abuna red as\u00ed se puede construir paso a paso, y en cada uno de ellos se puede a\u00f1adir una funcionalidad diferente\u00bb.<\/span><\/p>\n

La hoja de ruta pretende tambi\u00e9n establecer un lenguaje com\u00fan para un campo en el que participan investigadores de disciplinas muy diferentes: la tecnolog\u00eda de la informaci\u00f3n, la ciencia de la computaci\u00f3n, la ingenier\u00eda, la f\u00edsica. \u00abLa gente habla de las redes cu\u00e1nticas para referirse a cosas de lo m\u00e1s diferentes\u00bb, dice Hanson, f\u00edsico experimental que codirige el proyecto del grupo de Delft de llevar a cabo una exhibici\u00f3n de la internet cu\u00e1ntica que conecte cuatro ciudades holandesas.<\/span><\/p>\n

Rodney Van Meter, ingeniero de redes cu\u00e1nticas de la Universidad Keio de Tokio, dice que el art\u00edculo sirve para aclarar los objetivos de esa disciplina. \u00abNos da un vocabulario nuevo para entender lo que estamos persiguiendo\u00bb. Y la exposici\u00f3n que hace el documento de las aplicaciones que tendr\u00eda puede valerles adem\u00e1s a los investigadores para explicar sus propuestas a los posibles inversores, explica. \u00abCon esta hoja de ruta, podremos mantener la conversaci\u00f3n\u00bb.<\/span><\/p>\n

Seis etapas<\/strong><\/span><\/p>\n

Las redes cu\u00e1nticas y la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica comparten muchos conceptos y t\u00e9cnicas. Ambas aprovechan fen\u00f3menos que carecen de an\u00e1logos en la f\u00edsica cl\u00e1sica; por ejemplo, una part\u00edcula cu\u00e1ntica (un electr\u00f3n, un fot\u00f3n) puede estar en uno de dos estados bien definidos de esp\u00edn (una propiedad formalmente similar a un giro sobre el propio eje pero sin equivalente cl\u00e1sico), en el sentido de las agujas del reloj o en el contrario con respecto a un direcci\u00f3n espacial cualquiera, pero tambi\u00e9n en una combinaci\u00f3n simult\u00e1nea de ambos sentidos de giro, llamada superposici\u00f3n. Y dos part\u00edculas pueden estar \u00abentrelazadas\u00bb; comparten entonces un mismo estado cu\u00e1ntico, por lo cual act\u00faan de modo simult\u00e1neo de manera aparentemente coordinada (as\u00ed, por ejemplo, cuando una presenta aleatoriamente un sentido de esp\u00edn para una determinada direcci\u00f3n la otra presentar\u00e1 el sentido contrario) incluso cuando est\u00e1n separadas por distancias demasiado grandes para que haya alguna intercomunicaci\u00f3n.<\/span><\/p>\n

 <\/p>\n

SEIS PASOS HACIA UNA INTERNET CU\u00c1NTICA<\/strong><\/span><\/address>\n
Los investigadores han expuesto seis etapas de sofisticaci\u00f3n que una internet cu\u00e1ntica futura podr\u00eda alcanzar y lo que los usuarios podr\u00edan hacer en cada una de ellas.<\/em><\/span><\/address>\n
0 Una red de nodos de confianza<\/strong>: los usuarios pueden recibir c\u00f3digos generados cu\u00e1nticamente pero no enviar o recibir estados cu\u00e1nticos. Dos usuarios finales pueden compartir una clave de encriptaci\u00f3n (pero el proveedor del servicio tambi\u00e9n la conocer\u00e1).<\/span><\/address>\n
1 Preparar y medir<\/strong>: los usuarios finales reciben y miden estados cu\u00e1nticos (pero no tiene por qu\u00e9 intervenir el fen\u00f3meno cu\u00e1ntico del entrelazamiento). Dos usuarios finales pueden compartir una clave privada que solo conozcan ellos. Adem\u00e1s, los usuarios pueden tener su contrase\u00f1a verificada sin revelarla.<\/span><\/address>\n
2 Redes de distribuci\u00f3n de entrelamiento<\/strong>:\u00a0dos usuarios finales cualesquiera pueden obtener estados entrelazados (pero no podr\u00e1n guardarlos). Estos proporcionan la encriptaci\u00f3n cu\u00e1ntica m\u00e1s fuerte posible.<\/span><\/address>\n
3 Redes de memoria cu\u00e1ntica<\/strong>:\u00a0dos usuarios finales cualesquiera obtienen y guardan qubits (la unidad cu\u00e1ntica de informaci\u00f3n) entrelazados y pueden teletransportar la informaci\u00f3n cu\u00e1ntica entre ellos. Las redes permiten la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica en la nube.<\/span>\u00a0<\/address>\n
4 & 5 Redes de computaci\u00f3n cu\u00e1ntica<\/strong>: los dispositivos de la red son ordenadores cu\u00e1nticos plenamente desarrollados (capaces de efectuar la correcci\u00f3n de errores en las transferencias de datos). Estas etapas permitir\u00edan diversos grados de computaci\u00f3n cu\u00e1ntica distribuida y del uso de sensores cu\u00e1nticos, con aplicaciones en experimentos cient\u00edficos.<\/address>\n
\u00a0<\/address>\n
El equipo de Delft ha expuesto seis etapas para la evoluci\u00f3n de la internet cu\u00e1ntica (v\u00e9ase el recuadro anterior).<\/span><\/address>\n

El primero, del que dicen que es una especie de etapa cero porque no describe una internet verdaderamente cu\u00e1ntica, es una red que permite a los usuarios establecer una clave de encriptaci\u00f3n com\u00fan, de forma que puedan compartir sus datos (cl\u00e1sicos) con seguridad. La f\u00edsica cu\u00e1ntica solo interviene entre bastidores: el proveedor del servicio se vale de ella para crear la clave. Pero el proveedor conocer\u00e1 tambi\u00e9n la clave, as\u00ed que los usuarios tendr\u00edan que fiarse de \u00e9l. Este tipo de red ya existe, sobre todo en China, donde se extiende a lo largo de m\u00e1s de 2000 kil\u00f3metros y conecta grandes ciudades, Pek\u00edn y Shangh\u00e1i entre ellas.<\/span><\/p>\n

En la etapa 1 los usuarios empezar\u00e1n a entrar en el juego cu\u00e1ntico, en el que un emisor crear estados cu\u00e1nticos, por lo com\u00fan de fotones, que se env\u00edar\u00e1n a un receptor, bien con fibra \u00f3ptica, bien con un pulso de l\u00e1ser que se mueva por el espacio abierto. En esta etapa, dos usuarios cualesquiera podr\u00e1n crear una clave de encriptaci\u00f3n privada que solo conocer\u00e1n ellos.<\/span><\/p>\n

Gracias a esta t\u00e9cnica, los usuarios podr\u00e1n remitir una contrase\u00f1a cu\u00e1ntica, por ejemplo, a una m\u00e1quina, a un cajero autom\u00e1tico, digamos. La m\u00e1quina podr\u00e1 verificar la contrase\u00f1a sin saber cu\u00e1l es y sin poder robarla.<\/span><\/p>\n

No ha habido ensayos a gran escala de la etapa 1, pero ya es tecnol\u00f3gicamente factible en ciudades peque\u00f1as, dice Wehner, aunque ser\u00eda muy lenta. Un grupo, dirigido por Pan Jian-Wei, de la Universidad de Ciencia y Tecnolog\u00eda de China en Hefei, consigui\u00f3 el r\u00e9cord mundial de este tipo de transmisiones en 2017 al conectar por medio de un sat\u00e9lite dos laboratorios distantes entre s\u00ed m\u00e1s de 1200 kil\u00f3metros.<\/span><\/p>\n

En la etapa 2, la internet cu\u00e1ntica dome\u00f1ar\u00e1 el poderoso fen\u00f3meno del entrelazamiento. Su primer objetivo ser\u00e1 lograr que la encriptaci\u00f3n cu\u00e1ntica sea en esencia inviolable. La mayor parte de las tecnolog\u00edas que requiere esta etapa ya existen, al menos en demostraciones de laboratorio rudimentarias.<\/span><\/p>\n

Las etapas 3, 4 y 5 permitir\u00e1n, por primera vez, que dos usuarios guarden e intercambien bits cu\u00e1nticos, o qubits, unidades de informaci\u00f3n cu\u00e1ntica parecidas a los cl\u00e1sicos unos y ceros pero que pueden estar en una superposici\u00f3n simult\u00e1nea del uno y del cero. Los qubits son adem\u00e1s la base de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica. (Diversos laboratorios, tanto acad\u00e9micos como de grandes empresas, de IBM, de Google, han estado construyendo\u00a0ordenadores cu\u00e1nticos cada vez m\u00e1s complejos; los m\u00e1s avanzados tienen memorias que pueden guardar unas docenas de qubits).<\/span><\/p>\n

Llegar a la etapa final requerir\u00e1 varios avances. El equipo de Hanson ha estado en el primer plano de estos esfuerzos y es uno de los que trabajan en construir el primer\u00a0\u00abrepetidor cu\u00e1ntico\u00bb, un dispositivo que regenera los qubits entrelazados a lo largo de distancias cada vez mayores.<\/span><\/p>\n

Relojes y votaciones<\/strong><\/span><\/p>\n

Los primeros en adoptar las redes de las etapas m\u00e1s altas ser\u00e1n seguramente los cient\u00edficos mismos. Los laboratorios se conectar\u00e1n remotamente a los primeros ordenadores cu\u00e1nticos avanzados o vincular\u00e1n entre s\u00ed esas m\u00e1quinas para que act\u00faen como una sola computadora.<\/span><\/p>\n

Utilizar\u00edan esos sistemas para realizar tareas que no son posibles con los ordenadores cl\u00e1sicos, como simular la f\u00edsica cu\u00e1ntica de mol\u00e9culas o de materiales. Las redes de relojes cu\u00e1nticos podr\u00edan incrementar extraordinariamente la precisi\u00f3n de las mediciones de fen\u00f3menos como las ondas gravitatorias. Y con esas redes los telescopios \u00f3pticos distantes entre s\u00ed podr\u00edan ligar sus qubits para que las im\u00e1genes fuesen m\u00e1s n\u00edtidas.<\/span><\/p>\n

Pero tambi\u00e9n podr\u00eda haber aplicaciones ajenas a la ciencia. En una elecci\u00f3n, gracias a una internet de la quinta etapa los votantes no podr\u00edan elegir solo a un candidato, sino a una \u00absuperposici\u00f3n\u00bb de candidatos, incluyendo, digamos, a su segunda opci\u00f3n favorita. \u00abLos votantes cu\u00e1nticos\u00bb, dice la f\u00edsica Nicole Yunger Halpern, del Centro Smithsoniano de Harvard de Astrof\u00edsica, podr\u00edan valerse de \u00abformas de votaci\u00f3n estrat\u00e9gica que los votantes cl\u00e1sicos no pueden poner en pr\u00e1ctica\u00bb. Y las t\u00e9cnicas cu\u00e1nticas podr\u00edan servirles a grandes grupos para coordinarse y alcanzar consensos; por ejemplo, para validar monedas electr\u00f3nicas como el bitcoin.<\/span><\/p>\n

Seg\u00fan Liang Jiang, f\u00edsico te\u00f3rico de la Universidad de Yale, el mapa de ruta, aunque ser\u00e1 \u00fatil para los investigadores cu\u00e1nticos en general, se centra sobre todo en los tipos de tecnolog\u00edas que el grupo de Delft ha adoptado. Por ejemplo, un trabajo te\u00f3rico publicado por Jiang y sus colaboradores el a\u00f1o pasado indica que las redes de escala peque\u00f1a o mediana podr\u00edan basarse en las microondas en vez de en los pulsos de l\u00e1ser.<\/span><\/p>\n

Las opiniones de los investigadores no son un\u00e1nimes acerca de si estas aplicaciones ser\u00e1n verdaderamente \u00fatiles o de si una internet cu\u00e1ntica podr\u00e1 alguna vez ser tan sofisticada que pueda disponerse de ella ampliamente. Pero algunos son optimistas. \u00abNo tengo duda alguna de que llegar\u00e1 a existir en alg\u00fan momento\u00bb, dice Wehner. Pero, a\u00f1ade, \u00abpasar\u00e1 antes mucho tiempo\u00bb.<\/span><\/p>\n

Davide Castelvecchi \/\u00a0<\/span>Nature News<\/em><\/strong><\/p>\n

Art\u00edculo<\/a>\u00a0traducido y adaptado por Investigaci\u00f3n y Ciencia con permiso de Nature Research Group.<\/em><\/span><\/p>\n

Referencia:\u00a0\u00abQuantum internet: A vision or the road ahead<\/a>\u00bb, de S. Wehner et al. en\u00a0Science<\/em>\u00a0362, eaam9288 (2018).<\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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