Quizá no lo habías pensado, pero, en el futuro, cuando la computación cuántica sea dominante, los nuevos ordenadores tendrán que estar conectados entre sí en una gran red, como los actuales. Esto será conocido como internet cuántico. Aunque ha pasado algo de tiempo en etapa teórica y en experimentos controlados, el internet cuántico ahora es también objeto de experimentos en condiciones más mundanas. En mayo de 2024 se han presentado en Nature los resultados de tres de los experimentos más avanzados hasta el momento en el campo del envío, preservación y decodificación de qubits a través de redes de decenas de kilómetros dentro de ciudades reales. La red cuántica todavía está en proceso de construcción y faltan años para que se le considere comercialmente útil, pero los recientes avances constituyen un enorme paso.
Pero, ¿qué es el internet cuántico?
Retomemos las concepciones básicas de internet y computación cuántica para dimensionar los desafíos a los que se enfrentan quienes desean unirlos. Para que dos computadoras en diferentes partes del mundo puedan intercambiar información, es necesario que exista una conexión, un nodo o intermediario que almacene momentáneamente los datos, un enrutador y un receptor que los decodifique. Estos elementos son el fundamento del internet.
Por su parte, a diferencia de la tradicional, la computación cuántica no tiene al bit como unidad mínima de información, sino al qubit o bit cuántico. Mientras que los bits tienes uno de dos valores lógicos asignados (1 o 0), los qubits aprovechan las propiedades cuánticas de las partículas para operar con unidades de información no definidas que tienen, de manera latente, ambos valores a la vez. Gracias a las propiedades de los qubits, las computadoras cuánticas son capaces de realizar diversas operaciones de manera simultanea, lo que aumenta exponencialmente su velocidad y capacidad de cálculo frente a las computadoras tradicionales.
Actualmente, los fotones, partículas fundamentales de la luz, parecen ser la mejor opción para enviar información cuántica. Transferir qubits, en un sentido estructural, requiere de una red que funcione de manera similar a su contraparte convencional. Es decir, son necesarias unidades de memoria o nodos capaces de albergar temporalmente la información, representada por fotones, antes de enrutarla a su destino. En el estado actual de la comunicación cuántica, los científicos debaten sobre cuál será la mejor memoria que pueda albergar qubits. Afortunadamente, hay algunos consensos al respecto, como que deben ser esencialmente computadoras microscópicas cristalinas.
Entre los beneficios pronosticados del internet cuántico destacan la velocidad de procesamiento, la resolución de problemas complejos, más capacidad de almacenamiento, una seguridad criptográfica más compleja y la optimización de datos a gran escala para campos como la inteligencia artificial.
La competencia por la mejor forma de preservar la información
Bajo condiciones controladas en laboratorios, ya es posible enviar información entre computadoras cuánticas, pero con miras a que esta tecnología sea “útil” en términos más allá de lo científico, los investigadores ponen a prueba el entrelazamiento sobre el agresivo entorno urbano. Investigadores de Estados Unidos, China y Países Bajos han conseguido, de manera paralela e independiente, edificar infraestructuras que permitieron la conexión de computadoras cuánticas. Cada equipo partió de la misma plataforma, la fibra óptica ya existente, pero propusieron diferentes unidades de memoria para almacenar la información de los qubits.
El equipo de Estados Unidos, conformado por científicos de la Universidad de Harvard, probó una memoria diseñada a partir de átomos de silicio incrustados en cristales de diamante. La configuración, unida a la infraestructura de fibra óptica que ya existía en la ciudad de Boston, logró que la información cuántica recorriera un bucle de 35 kilómetros de largo.
En China, los científicos de la Universidad de Ciencia y Tecnología optaron por cristales con átomos de rubidio. Este metal alcalino es ampliamente usado en pruebas de computación cuántica. Gracias a estas unidades de memoria, caracterizadas por tener una vida útil amplia, y al establecimiento de un servidor principal, la información viajó 12.5 kilómetros.
Países Bajos fue el último en realizar sus pruebas con internet cuántico en entornos de ciudad. Bajo memorias de átomos de nitrógeno incrustados en diamante, conectaron dos computadoras a 10 kilómetros de distancia, usando una red de 25 kilómetros de largo y un servidor central.
Los trabajos avanzan lentamente, pero a un ritmo constante. Pan Jian-Wei, líder del proyecto chino, estima que sus avances actuales les permitirán pronosticar que cuando finalice esta década, su equipo podrá crear entrelazamientos de 1,000 kilómetros con ayuda de 10 nodos.
Fuente: https://es.wired.com/articulos/que-es-el-internet-cuantico-y-que-tan-avanzado-esta