{"id":13349,"date":"2018-12-28T10:25:53","date_gmt":"2018-12-28T16:25:53","guid":{"rendered":"http:\/\/otech.uaeh.edu.mx\/noti\/?p=13349"},"modified":"2018-12-28T10:25:53","modified_gmt":"2018-12-28T16:25:53","slug":"la-comunicacion-cuantica-acaba-de-dar-un-gran-salto-adelante","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/otech.uaeh.edu.mx\/noti\/computacion-cuantica\/la-comunicacion-cuantica-acaba-de-dar-un-gran-salto-adelante\/","title":{"rendered":"La comunicaci\u00f3n cu\u00e1ntica acaba de dar un gran salto adelante"},"content":{"rendered":"

Los investigadores en el campo de la comunicaci\u00f3n cu\u00e1ntica han realizado recientemente grandes avances, acerc\u00e1ndonos a un m\u00e9todo de comunicaci\u00f3n perfectamente seguro.<\/span><\/p>\n

Durante a\u00f1os, los investigadores tuvieron dificultades para encontrar formas de amplificar las se\u00f1ales cu\u00e1nticas,\u00a0<\/span>almacenar grandes cantidades de datos cu\u00e1nticos<\/span>\u00a0y permitir m\u00e1s de dos nodos en una red cu\u00e1ntica.\u00a0Sin embargo, en los \u00faltimos dos meses, se han encontrado soluciones a estos tres problemas utilizando las propiedades extra\u00f1as del mundo cu\u00e1ntico, en particular el entrelazamiento cu\u00e1ntico.<\/span><\/p>\n

Ahora que se han superado estos obst\u00e1culos, las redes cu\u00e1nticas e incluso una\u00a0<\/span>Internet cu\u00e1ntica<\/span>\u00a0parecen posibilidades reales.<\/span><\/p>\n

\u00bfQu\u00e9 es el enredo cu\u00e1ntico?<\/span><\/h3>\n

Einstein se refiri\u00f3 al\u00a0<\/span>enredo cu\u00e1ntico<\/span>\u00a0como “acci\u00f3n fantasmal a distancia”, y es uno de los fen\u00f3menos m\u00e1s extra\u00f1os en la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica.<\/span><\/p>\n

En pocas palabras, cuando se permite que dos part\u00edculas interact\u00faen en estrecha proximidad, influyen en las propiedades b\u00e1sicas de cada una, como su giro, polarizaci\u00f3n, impulso, etc. Cuando estas part\u00edculas se separan, un cambio a una part\u00edcula da como resultado un cambio correspondiente en la otro al mismo tiempo.\u00a0No importa la distancia, las part\u00edculas est\u00e1n \u00edntimamente conectadas de una manera que debe explicarse completamente.<\/span><\/p>\n

Por ejemplo, cuando el electr\u00f3n A interact\u00faa con el electr\u00f3n B, uno tomar\u00e1 un estado de giro ascendente, mientras que el otro tomar\u00e1 un estado de giro descendente.\u00a0Cualquier cambio en el giro de uno afecta instant\u00e1neamente al giro del otro, independientemente de la distancia.\u00a0De hecho, los\u00a0<\/span>investigadores han demostrado<\/span>\u00a0esto entre part\u00edculas enredadas separadas por m\u00e1s de 1.200 kil\u00f3metros.<\/span><\/p>\n

\u00bfC\u00f3mo funciona la comunicaci\u00f3n cu\u00e1ntica?<\/span><\/h3>\n

Usando el principio de enredo, los investigadores han usado fotones enredados para transferir informaci\u00f3n entre dos nodos, en los que el remitente sostiene la mitad de los fotones enredados y el receptor sostiene la otra mitad.\u00a0La comunicaci\u00f3n es posible por la manipulaci\u00f3n de los fotones, lo que resulta en un cambio instant\u00e1neo en los fotones correspondientes.<\/span><\/p>\n

M\u00e1s espec\u00edficamente, cada nodo de una red cu\u00e1ntica consiste en procesadores cu\u00e1nticos, que se basan en bits cu\u00e1nticos, o qubits, en lugar de bits cl\u00e1sicos.\u00a0Los Qubits pueden existir en varios estados, conocidos como\u00a0<\/span>superposici\u00f3n<\/span>\u00a0, lo que les permite realizar m\u00faltiples c\u00e1lculos a la vez, mientras que los bits tradicionales se limitan a solo un 0 o un 1, limit\u00e1ndolos a un c\u00e1lculo a la vez.\u00a0Cuando un procesador cu\u00e1ntico cambia los estados de sus fotones, los fotones entrelazados correspondientes se cambian en el otro procesador cu\u00e1ntico, transfiriendo as\u00ed los qubits necesarios.<\/span><\/p>\n

Uno de los beneficios de esto es que crea un sistema de comunicaci\u00f3n que no se puede modificar, ya que cualquier intento de interceptar o interceptar la informaci\u00f3n desenredar\u00eda las part\u00edculas.\u00a0Esto alterar\u00eda el mensaje y har\u00eda inmediatamente obvio que se hab\u00eda producido un intento de pirater\u00eda.<\/span><\/p>\n

Aunque las aplicaciones actuales a\u00fan son limitadas, se ha utilizado con \u00e9xito en\u00a0<\/span>la distribuci\u00f3n de claves cu\u00e1nticas<\/span>\u00a0.\u00a0Tambi\u00e9n es mucho m\u00e1s r\u00e1pido que los m\u00e9todos tradicionales de comunicaci\u00f3n porque los fotones enredados pueden transmitir informaci\u00f3n instant\u00e1neamente.<\/span><\/p>\n

Sin embargo, el enredo es v\u00edctima del desacoplamiento y del teorema de no clonaci\u00f3n.\u00a0El desacoplamiento es la tendencia a que las part\u00edculas enmara\u00f1adas se desenreden debido a la interacci\u00f3n con su entorno, mientras que el teorema de no clonaci\u00f3n establece que los estados cu\u00e1nticos no pueden copiarse.<\/span><\/p>\n

Esto dificulta la comunicaci\u00f3n a larga distancia y, para superar esto, los investigadores han empleado repetidores cu\u00e1nticos.\u00a0Uno o m\u00e1s de estos se colocan entre el remitente y el receptor, y su prop\u00f3sito es almacenar fotones enredados con los fotones del remitente, as\u00ed como fotones que se enredan con los fotones del receptor.\u00a0Al realizar un intercambio de enredo con una\u00a0<\/span>medici\u00f3n de estado de Bell<\/span>\u00a0, los fotones del remitente y el receptor pueden enredarse en distancias m\u00e1s largas.<\/span><\/p>\n

Actualmente, se necesitan varios repetidores cu\u00e1nticos incluso en las\u00a0<\/span>redes cu\u00e1nticas<\/span>\u00a0m\u00e1s b\u00e1sicas\u00a0, ya que tienen numerosos problemas, aunque los investigadores han desarrollado recientemente m\u00e9todos ingeniosos para superarlos.<\/span><\/p>\n

Fotones, bajo demanda<\/span><\/h3>\n

Uno de los problemas con los repetidores cu\u00e1nticos es que no pueden manejar grandes cantidades de tr\u00e1fico y, si las redes cu\u00e1nticas van a reemplazar a las redes tradicionales, esto debe solucionarse.\u00a0En un\u00a0<\/span>art\u00edculo publicado en\u00a0<\/span>Science Advances<\/span><\/em>\u00a0el 14 de diciembre, investigadores de Austria, Suecia e Italia demostraron que pueden hacer que los repetidores cu\u00e1nticos sean m\u00e1s eficientes al crear fotones ya enredados cuando sea necesario.<\/span><\/p>\n

Lo hicieron con el uso de puntos cu\u00e1nticos, que son semiconductores que emiten frecuencias espec\u00edficas de luz cuando son excitados por la electricidad para crear pares de fotones enredados a trav\u00e9s de\u00a0<\/span>la interferencia c<\/span>u<\/span>\u00e1ntica<\/span>\u00a0.\u00a0Con esta t\u00e9cnica, los repetidores cu\u00e1nticos tendr\u00e1n un suministro listo de fotones entrelazados para manejar tantos datos como sea necesario.<\/span><\/p>\n

Almacenamiento en Cesium Atoms<\/span><\/h3>\n

Otro problema importante con los repetidores cu\u00e1nticos es que no pueden almacenar suficiente informaci\u00f3n para que sean viables para redes cu\u00e1nticas a gran escala.\u00a0Es decir, necesitan almacenar los estados cu\u00e1nticos fr\u00e1giles de los fotones enredados, pero los m\u00e9todos anteriores solo podr\u00edan hacerlo en ambientes muy controlados = controlados, lo que dificulta su empleo.\u00a0Sin embargo, un equipo de investigadores del Instituto Niels Bohr\u00a0<\/span>public\u00f3 un art\u00edculo<\/span>\u00a0el mes pasado que explica c\u00f3mo pueden almacenar fotones enredados de manera mucho m\u00e1s simple.<\/span><\/p>\n

Usando una jarra de vidrio con vapor de cesio y l\u00e1seres, los investigadores pueden almacenar y recuperar los fotones enredados a temperatura ambiente de manera relativamente f\u00e1cil.\u00a0En el documento, afirmaron que los sistemas a temperatura ambiente son confiables y escalables debido a que no requieren enfriamiento.<\/span><\/p>\n

Esto tambi\u00e9n mejora la vida \u00fatil de los fotones enredados a un cuarto de milisegundo.\u00a0Si bien esto no parece mucho, se traduce en que solo se necesita un repetidor cu\u00e1ntico aproximadamente cada 50 km, en lugar de cada 10 km con m\u00e9todos anteriores.<\/span><\/p>\n

Un arcoiris de longitudes de onda<\/span><\/h3>\n

Quiz\u00e1s el mayor obst\u00e1culo para la comunicaci\u00f3n cu\u00e1ntica ha sido el hecho de que se ha limitado a solo dos nodos que se comunican a la vez.\u00a0Esto se debe a que es extremadamente dif\u00edcil crear y manipular m\u00e1s de dos part\u00edculas enredadas.\u00a0Si bien\u00a0<\/span>algunas investigaciones<\/span>\u00a0muestran que es posible, no es pr\u00e1ctico para una red cu\u00e1ntica.<\/span><\/p>\n

Sin embargo, un equipo de investigadores demostr\u00f3 recientemente que es posible usar un fot\u00f3n para enredarse con varios otros al dividirlo en una variedad de longitudes de onda, ya que un fot\u00f3n es una\u00a0<\/span>onda y una part\u00edcula<\/span>\u00a0.\u00a0Cada longitud de onda se enred\u00f3 con diferentes fotones, permitiendo que un nodo se comunique con varios a la vez.<\/span><\/p>\n

En un art\u00edculo publicado a principios de este mes en\u00a0<\/span>Nature<\/span><\/em>\u00a0, los investigadores describieron su trabajo como “una arquitectura de red cu\u00e1ntica totalmente conectada en la que una \u00fanica fuente de fotones enredados distribuye estados cu\u00e1nticos a muchos usuarios y minimiza los recursos necesarios para cada uno”.<\/span><\/p>\n

Las redes cu\u00e1nticas y el internet cu\u00e1ntico revolucionar\u00e1n la comunicaci\u00f3n.\u00a0Una vez que est\u00e9n completamente desarrollados y adoptados a gran escala, las personas no solo podr\u00e1n comunicarse a velocidades de magnitud superior a la actual, sino que ya no tendr\u00e1n que preocuparse por la seguridad.<\/span><\/p>\n

Hasta hace poco, se pensaba que este escenario estaba en un futuro lejano, pero ahora es posible una comunicaci\u00f3n cu\u00e1ntica a gran escala antes de lo que pens\u00e1bamos.<\/span><\/p>\n

Cr\u00e9dito de la imagen:\u00a0<\/span>Dmitriy<\/span> <\/span>Rybin<\/span>\u00a0\/\u00a0<\/span>Shutterstock.com<\/span><\/em><\/p>\n

Fuente: SinglarityHub<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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