En un estudio publicado esta semana en la revista Nature, cient\u00edficos del Instituto de Ciencias Fot\u00f3nicas (ICFO, en Barcelona, Catalunya, Espa\u00f1a) dirigidos por el profesor ICREA Hugues de Riedmatten presentan la primera demostraci\u00f3n de un enlace elemental en una red de informaci\u00f3n cu\u00e1ntica h\u00edbrida, utilizando una nube de \u00e1tomos fr\u00edos y un cristal alterado como nodos cu\u00e1nticos, as\u00ed como fotones individuales como portadores de informaci\u00f3n.<\/p>\n
El estudio demuestra la comunicaci\u00f3n y transmisi\u00f3n de informaci\u00f3n cu\u00e1ntica entre dos tipos de nodos cu\u00e1nticos completamente diferentes ubicados en diferentes laboratorios. Este logro muestra que es posible construir una red h\u00edbrida cu\u00e1ntica con elementos heterog\u00e9neos, que es totalmente compatible con la infraestructura actual de telecomunicaciones de fibra \u00f3ptica.<\/p>\n
Hoy en d\u00eda, las redes de informaci\u00f3n cu\u00e1ntica est\u00e1n comenzando a materializarse, con la posibilidad de llegar a ser una tecnolog\u00eda disruptiva que proporcionar\u00e1 capacidades radicalmente nuevas para el procesamiento de la informaci\u00f3n y la comunicaci\u00f3n. Las investigaciones m\u00e1s recientes en el campo se\u00f1alan que esta revoluci\u00f3n de las redes cu\u00e1ntica podr\u00eda estar a la vuelta de la esquina.<\/p>\n
Una red de informaci\u00f3n cu\u00e1ntica est\u00e1 formada tanto por nodos cu\u00e1nticos, que almacenan y procesan informaci\u00f3n, constituidos por sistemas de materia como gases at\u00f3micos fr\u00edos o s\u00f3lidos alterados, entre otros, as\u00ed como por part\u00edculas encargadas de transferir la informaci\u00f3n, generalmente fotones. Si bien los fotones parecen ser portadores perfectos de informaci\u00f3n, a\u00fan existe cierta incertidumbre sobre qu\u00e9 sistema de materia se podr\u00eda usar como nodo de red, ya que cada sistema proporciona diferentes funcionalidades.<\/p>\n
Estudios anteriores han logrado conseguir transferencias seguras de informaci\u00f3n cu\u00e1ntica entre nodos id\u00e9nticos, pero esta es la primera vez que esto se logra con una red de nodos h\u00edbridos. Los investigadores del ICFO han encontrado una soluci\u00f3n para hacer funcionar una red cu\u00e1ntica h\u00edbrida y resolver el desaf\u00edo de una transferencia segura y confiable de los estados cu\u00e1nticos entre diferentes nodos cu\u00e1nticos a trav\u00e9s de fotones individuales. capacidades de diferentes sistemas de materiales.<\/p>\n
Adem\u00e1s de hacerlo dentro un entorno libre de ruido, un fot\u00f3n individual necesita interactuar fuertemente con los nodos heterog\u00e9neos o sistemas de materia, que generalmente funcionan a diferentes longitudes de onda y anchos de banda. Como comenta Nicolas Maring, “es como tener nodos hablando en dos idiomas diferentes. Para que se comuniquen correctamente, es necesario convertir las propiedades del fot\u00f3n individual para que pueda transferir eficientemente toda la informaci\u00f3n de un nodo al otro “.<\/p>\n
En su estudio, los investigadores utilizaron dos nodos cu\u00e1nticos muy diferentes en naturaleza. Por un lado, el nodo emisor est\u00e1 constituido por una nube de \u00e1tomos de rubidio enfriada por l\u00e1ser y, por otro lado, el nodo receptor es un cristal alterado con iones de praseodimio. Del gas fr\u00edo, generaron un solo fot\u00f3n con un ancho de banda espec\u00edfico muy estrecho y una longitud de onda de 780 nm. Luego convirtieron el fot\u00f3n a la longitud de onda de la telecomunicaci\u00f3n de 1552 nm para demostrar que esta red podr\u00eda ser completamente compatible con el rango actual de la banda C de telecomunicaciones.<\/p>\n
Posteriormente, lo enviaron a trav\u00e9s de la fibra \u00f3ptica en forma de lo que se llama un time-bin qubit fot\u00f3nico (codificar un qubit de informaci\u00f3n en un fot\u00f3n) de un laboratorio a otro. Una vez en el segundo laboratorio, la longitud de onda del fot\u00f3n se convirti\u00f3 a 606 nm para interactuar correctamente y transferir el estado cu\u00e1ntico al nodo de cristal alterado receptor. Tras la interacci\u00f3n con el cristal, el estado cu\u00e1ntico del fot\u00f3n se almacen\u00f3 en el cristal durante aproximadamente 2,5 microsegundos y luego se recuper\u00f3 con una fidelidad muy alta.<\/p>\n
As\u00ed los resultados del estudio demuestran que dos sistemas cu\u00e1nticos muy diferentes pueden estar conectados y comunicarse entre s\u00ed por medio de un solo fot\u00f3n. Como comenta el profesor Hugues de Riedmatten, “poder conectar nodos cu\u00e1nticos con funcionalidades y capacidades muy diferentes y transmitir bits cu\u00e1nticos entre ellos por medio de fotones individuales representa un hito importante en el desarrollo de redes cu\u00e1nticas h\u00edbridas”. Ser capaces de realizar la conversi\u00f3n de los qubits fot\u00f3nicos a la longitud de onda de la banda C de telecomunicaciones muestra que estos sistemas ser\u00edan completamente compatibles con las redes de telecomunicaciones actuales.<\/p>\n
La red de informaci\u00f3n cl\u00e1sica, conocida como world wide web, fue desarrollada en los a\u00f1os 80. La informaci\u00f3n que fluye a trav\u00e9s de la red se realiza mediante bits, se procesa y modula por medio de circuitos y chips electr\u00f3nicos y se transmite a trav\u00e9s de la red por medio de pulsos de luz dentro de fibras \u00f3pticas, donde hay una m\u00ednima p\u00e9rdida de se\u00f1al.<\/p>\n
En lugar de utilizar los bits cl\u00e1sicos, las redes de informaci\u00f3n cu\u00e1ntica procesan y almacenan informaci\u00f3n cu\u00e1ntica a trav\u00e9s de bits cu\u00e1nticos o qubits. Mientras que los bits pueden ser 0s o 1s, los qubits pueden tomar tanto estos dos valores como tambi\u00e9n estar en cualquier superposici\u00f3n entre estos dos estados. En una red cu\u00e1ntica, los qubits son generados y procesados por sistemas de materia cu\u00e1ntica, p. gases at\u00f3micos fr\u00edos, s\u00f3lidos alterados u otros sistemas. A diferencia de las redes cl\u00e1sicas, la informaci\u00f3n cu\u00e1ntica se transfiere entre los nodos utilizando fotones individuales en lugar de pulsos de luz fuertes.<\/p>\n
Seg\u00fan los autores, las redes de informaci\u00f3n cu\u00e1ntica (constituidas por nodos cu\u00e1nticos de materia y canales de comunicaci\u00f3n cu\u00e1ntica) abrir\u00e1n una nueva v\u00eda de tecnolog\u00edas disruptivas, permitiendo as\u00ed aplicaciones como la transmisi\u00f3n de datos perfectamente segura, el procesamiento mejorado de datos a trav\u00e9s de computaci\u00f3n cu\u00e1ntica distribuida y aplicaciones avanzadas de sincronizaci\u00f3n de relojes, entre otros.<\/p>\n
Fuente:<\/strong> ICFO<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" En un estudio publicado esta semana en la revista Nature, cient\u00edficos del Instituto de Ciencias Fot\u00f3nicas (ICFO, en Barcelona, Catalunya, Espa\u00f1a) dirigidos por el profesor ICREA Hugues de Riedmatten presentan la primera demostraci\u00f3n de un enlace elemental en una red de informaci\u00f3n cu\u00e1ntica h\u00edbrida, utilizando una nube de \u00e1tomos fr\u00edos y un cristal alterado como […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":7816,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[56],"tags":[],"class_list":["post-7815","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-ciencia"],"yoast_head":"\n