Comunicación cuántica de alta capacidad y segura: ¡descubierto un nuevo método!

Los científicos han logrado un avance significativo en la creación de un nuevo método para transmitir información cuántica utilizando partículas de luz llamadas qudits. Estos qudits prometen un futuro internet cuántico que sea seguro y poderoso.

Tradicionalmente, la información cuántica se codifica en qubits, que pueden existir en un estado de 0, 1 o ambos al mismo tiempo (superposición). Esta cualidad los hace ideales para cálculos complejos, pero limita la cantidad de datos que pueden transportar en la comunicación. Por el contrario, los qudits pueden codificar información en dimensiones más altas, transmitiendo más datos de una sola vez.

La nueva técnica aprovecha dos propiedades de la luz: el modo espacial y la polarización, para crear qudits de cuatro dimensiones. Estos qudits se basan en un chip especial que permite una manipulación precisa. Esta manipulación se traduce en velocidades de transferencia de datos más rápidas y una mayor resistencia a los errores en comparación con los métodos convencionales.

Una de las ventajas clave de este enfoque es la capacidad de los qudits para mantener sus propiedades cuánticas a largas distancias. Esto los hace perfectos para aplicaciones como la comunicación cuántica basada en satélites, donde los datos deben viajar grandes distancias sin perder su integridad.

El proceso comienza con la generación de un estado enredado especial utilizando dos fotones. El entrelazamiento es un fenómeno en el que dos partículas se vinculan, compartiendo el mismo destino independientemente de la separación física. En este caso, un fotón (el fotón de señal) se manipula en el chip para crear un qudit 4D utilizando su modo espacial y su polarización. El otro fotón (fotón inactivo) permanece sin cambios y actúa como un control remoto para el fotón de señal (Fig. 1). Al manipular el fotón inactivo, los científicos pueden controlar el estado del fotón de señal y codificar información en él (Fig. 2).

Este nuevo método tiene el potencial de revolucionar el campo de la comunicación cuántica. Allana el camino para una internet cuántica de alta velocidad que pueda transmitir cantidades masivas de datos de forma segura a largas distancias. Además, puede conducir al desarrollo de protocolos de encriptación inquebrantables y contribuir a la creación de poderosas computadoras cuánticas capaces de abordar problemas que están fuera del alcance de las computadoras clásicas.

Los investigadores se centran actualmente en mejorar la precisión de los qudits y escalar la tecnología para manejar dimensiones aún más altas. Creen que este enfoque tiene el potencial de revolucionar la comunicación cuántica.