Físicos del Instituto Max Planck generan la primera red cuántica universal a larga distancia

El primer vínculo cuántico verdadero utilizando dos átomos separados entre sí ha sido creado por Stephan Ritter y su equipo, del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica en Garching, Alemania. Estos investigadores han conseguido con éxito el llamado entrelazamiento cuántico de dos átomos, cada uno en diferentes laboratorios situados en lados opuestos de la calle y separados por 21 metros, según se ha publicado en Nature el pasado12 abril.

Mediante la aplicación de un láser externo al átomo A, el equipo de Ritter hizo que un fotón emitido por ese átomo escapase de una cavidad óptica (donde permanecía confinado con espejos) y viajase a través de una fibra óptica de 60 metros de largo (serpenteante en una ruta indirecta) a la cavidad situada al otro lado de la calle. Cuando el fotón fue absorbido por el átomo B, la información cuántica original del primer átomo se transfirió al segundo.

Según la mecánica cuántica, un átomo puede tener sólo ciertas cantidades discretas de energía. Y curiosamente, puede estar en dos estados de energía diferentes, denominados 0 y 1, a la vez. Pero en cuanto se interviene midiendo la energía del átomo, la incertidumbre de permanecer en 0 y 1 colapsa en un estado u otro. Dos átomos pueden entrelazarse para que ambos se encuentren en una incertidumbre de dos estados a la vez, pero sus incertidumbres se correlacionan perfectamente. Por ejemplo, si Alicia y Borja comparten un par de átomos entrelazados y al medir el de ella es encontrado en el estado 1, entonces Alicia sabrá con seguridad que Borja encontrará el suyo en el estado 1 también, incluso antes de ser medido en él.

Durante más de una década, los físicos han estado desarrollando métodos de la mecánica cuántica para transmitir mensajes secretos sin miedo a que puedan ser interceptados (criptografía cuántica). La importancia del experimento es que si bien anteriormente ya se han construido redes cuánticas mediante las que se puede comunicar información, éstas sufren una limitación importante: la convierten a la forma clásica en sus nodos. Es decir, que aunque la clave se pasa desde un nodo a otro de una manera cuántica, debe ser leída y regenerada en cada nodo de la red, dejándola vulnerable a la piratería. El reto ha consistido en la formación de estos nodos fuera de los átomos individuales. Además, según la investigación, el entrelazamiento podría extenderse en un futuro a un tercer átomo para así formar una red.

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