Internet cuántico se acerca a medida que los investigadores teletransportan información basada en la luz

21 de julio de 2025

por Ingrid Fadelli, Phys.org

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editado por Gaby Clark, revisado por Andrew Zinin

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La teleportación cuántica es un proceso fascinante que implica transferir el estado cuántico de una partícula a otra ubicación distante, sin mover o detectar la partícula en sí misma. Este proceso podría ser central para la realización de una llamada 'internet cuántica', una versión de internet que permite la transmisión segura e instantánea de información cuántica entre dispositivos dentro de la misma red.

La teleportación cuántica está lejos de ser una idea reciente, ya que fue realizada experimentalmente varias veces en el pasado. Sin embargo, la mayoría de las demostraciones anteriores utilizaron la conversión de frecuencia en lugar de operar nativamente en la banda de telecomunicaciones.

Investigadores de la Universidad de Nanjing demostraron recientemente la teleportación de un qubit fotónico de longitud de onda de telecomunicaciones (es decir, un bit cuántico codificado en luz en las mismas longitudes de onda que admiten las comunicaciones actuales) a una memoria cuántica de telecomunicaciones. Su artículo, publicado en Physical Review Letters, podría abrir nuevas posibilidades para la realización de redes cuánticas escalables y, por lo tanto, potencialmente una internet cuántica.

'La teleportación cuántica es siempre un protocolo fascinante en la comunicación cuántica por su capacidad de transferir estados cuánticos sin revelar nunca,' dijo Xiao-Song Ma, autor principal del artículo, a Phys.org. 'Para extender la distancia de transmisión del estado, la incorporación de memoria cuántica en un sistema de teleportación cuántica es de importancia crítica.'

El objetivo principal del estudio reciente de Ma y sus colegas fue integrar con éxito una memoria cuántica de estado sólido de telecomunicaciones en un sistema de teleportación cuántica, lo que permitiría el almacenamiento de información cuántica transmitida. El papel principal de esta memoria sería esparcir y almacenar partículas entrelazadas en una red cuántica (es decir, distribución de entrelazamiento).

Las redes cuánticas dependen de repetidores cuánticos, dispositivos que pueden dividir las distancias a través de las cuales se transmite la información en secciones más cortas y manejables, conocidas como enlaces elementales. Cuando se colocan al final de estas secciones, las memorias cuánticas podrían almacenar información cuántica durante el tiempo necesario para establecer el entrelazamiento en segmentos completos de redes, lo que a su vez podría permitir su transmisión a distancias más largas.

'Empleamos cinco sistemas para llevar a cabo el experimento,' explicó Ma. 'Estos incluyen una preparación del estado de entrada, una fuente EPR para generar pares de fotones entrelazados a partir de un chip fotónico integrado, una medición del estado de Bell y una memoria cuántica basada en conjuntos de iones de erbio. También empleamos un módulo de distribución de frecuencia y ajuste fino basado en una cavidad F-P y técnica PDH.'

Este trabajo reciente de Ma y sus colegas muestra que la información cuántica podría transferirse a través de una red utilizando dispositivos y longitudes de onda ópticas compatibles con las empleadas actualmente en las comunicaciones. La demostración de teleportación cuántica del equipo podría informar el avance de las redes cuánticas, contribuyendo potencialmente a la futura realización de una internet cuántica confiable.

'Nuestro estudio demostró por primera vez la teleportación cuántica desde fotones de telecomunicaciones a una memoria cuántica de estado sólido basada en iones de erbio,' agregó Ma. 'Todo nuestro sistema utiliza componentes compatibles con las redes de fibra existentes. Esta plataforma compatible con las telecomunicaciones para generar, almacenar y procesar estados cuánticos de luz establece un enfoque altamente prometedor para las redes cuánticas a gran escala.'

Como parte de sus próximos estudios, los investigadores planean centrarse en mejorar el rendimiento de la memoria de estado sólido basada en iones de erbio empleada en sus experimentos. Más específicamente, les gustaría extender sus tiempos de almacenamiento y mejorar la eficiencia con la que almacena información cuántica.

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Más información: Yu-Yang An et al, Teleportación cuántica de fotones de telecomunicaciones a conjuntos de iones de erbio, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/3wh8-2gh1.

Información del diario: Physical Review Letters