Los ingredientes del futuro internet cuántico ya están aquí
El reto de construir una red que permita enviar mensajes cuánticos de un punto a otro del planeta está aún lejos de nuestro alcance, pero ya se han marcado dos hitos importantes para conseguirlo
La pandemia de la Covid ha puesto de manifiesto nuestra dependencia de internet. Poder conectarnos con cualquier otro punto del planeta a través de nuestro ordenador ha resultado indispensable para continuar con nuestros trabajos, mantener el contacto con nuestros seres queridos, incluso para desarrollar vacunas con las que atajar la propia crisis sanitaria. En plena pandemia, varios equipos de investigación han dado pasos decisivos para alcanzar el siguiente nivel en las telecomunicaciones: el internet cuántico. El internet que conocemos es, en esencia, una grandísima red de ordenadores entre los cuales se transmite información. Esta información está codificada en bits (ceros y unos) que recorren largas distancias gracias al uso de repetidores. Para hacerlo cuántico, la red tiene que poder transmitir información codificada en qubits, las famosas partículas que pueden ser cero y uno a la vez. Así, el propósito fundamental del internet cuántico es enviar qubits entre dos puntos cualquiera del planeta.
Más allá del interés científico de la proeza, esta nueva red tendrá multitud de aplicaciones prácticas. La confidencialidad de la información transmitida estará garantizada y no será vulnerable a «hackers», se podrán sincronizar relojes de manera mucho más precisa que en la actualidad, e incluso se podrán conectar ordenadores cuánticos entre sí para formar un superordenador. Así, podríamos hallar solución en un tiempo razonable para algunos de los problemas que hoy en día son difíciles de resolver hasta para los superordenadores más potentes.
Tres logros recientes
La clave para que el internet cuántico funcione está en el entrelazamiento cuántico, que es intrínsecamente privado y seña de coordinación. Sin embargo, el entrelazamiento se pierde con facilidad en cuanto hay ruido, temperaturas que no son extrero frías o cualquier otra interferencia. Mantener las partículas en este ambiente tan controlado se hace tanto más difícil cuanto más separadas están: a nivel práctico, la distancia sí importa. Hasta 2017, la mejor marca estaba en 100 kilómetros. Fue entonces cuando un equipo de investigación de varias universidades chinas pulverizó este récord, consiguiendo entrelazar fotones a 1.200 kilómetros de distancia utilizando el primer satélite cuántico.
Para transmitir mensajes cuánticos de ciudad a ciudad no valen fotones cualesquiera, sino que su longitud de onda tiene que ser compatible con las fibras ópticas que se usan en el internet de hoy. Esta restricción dificulta la tarea de conseguir entrelazamiento a largas distancias. Pero los fotones viajeros podrían hacer un alto en el camino: el futurecer del internet cuántico pasa por construir una red donde estas partículas puedan saltar de punto a punto manteniendo el entrelazamiento. Además, en cada uno de estos puntos debe haber una memoria cuántica que almacene el fotón durante el tiempo suficiente para permitirle dar el siguiente salto.
Las primeras memorias cuánticas entrelazadas se construyeron en el ICFO, en Barcelona, en junio de 2021. El equipo que las hizo posible demostró así que los repetidores cuánticos serán una realidad. Construyeron una pareja de memorias cuánticas capaces de almacenar fotones durante apenas 25 millonésimas de segundo. Gracias al entrelazamiento, consiguieron almacenar un único fotón entre las dos memorias, que estaban a diez metros de distancia. Puede pamadamente una separación nimia con respecto a los más de mil kilómetros en China, pero este experimento supone todo un hito en la carrera hacia una red de repetidores cuánticos. Estos fotones se pudieron almacenar en las memorias de hasta 60 maneras diferentes, y sí eran compatibles con las fibras ópticas actuales. Así, constituyen ingredientes más realistas del internet cuántico.
Un paso importante
Los Países Bajos han aportado otra pieza a este puzle. En abril de 2021, un equipo de QuTech erigió la primera red cuántica de varios nodos. Los nodos eran tres, dos externos y uno externo. Entrelazando primero cada nodo externo con el interno, y manipulando después el nodo interno, el equipo consiguió establecer entrelazamiento entre los dos nodos externos. Los fotones del experimento holandés todavía no tienen la longitud de onda adecuada para ser compatibles con las infraestructuras actuales, aunque en QuTech ya están trabajando para lograrlo. El próximo reto será formar una red de más nodos que estén más separados, y en la que cada nodo tenga más qubits, para así poder transmitir más información en redes cada vez mayores.
Este es el objetivo de la Alianza de Internet Cuántico, financiada por la Unión Europea y que participa en QuTech. El Departamento de Energía de Estados Unidos también ha entrado a competir en esta liga, presentando su estrategia para desarrollar un internet cuántico a nivel nacional en julio de 2020. Por muy atractivas que sean sus aplicaciones, no se pretende que este nuevo internet sustituya al actual, sino que, al menos inicialmente, será un complemento de ámbito especializado. Claro está que, con el tiempo, surgirán nuevos usos que aún no conocemos. Solamente esperemos que no haga falta otra pandemia para imaginarlos.