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Internet cuántico: La conexión a la velocidad de la luz del futuro

Imagina ordenadores ultrarrápidos calculando soluciones matemáticas a la velocidad de la luz.

Los “ordenadores cuánticos” ya están desarrollados  y se utilizan en laboratorios de todo el mundo, como es el caso del MareNostrum de Barcelona, en el centro de Supercomputación de la Universidad Politécnica de Catalunya.

Los científicos han dado un paso más y han creado un internet cuántico que viaja a la velocidad de la luz.

El internet cuántico permite enviar mensajes a una velocidad nunca antes experimentada.

Las comunicaciones cuánticas además son un campo interesante para la investigación tecnológica y cientifica ya que permiten enviar mensajes de forma mucho más segura.

¿Qué es un ordenador cuántico?

  • Un ordenador cuántico o computadora cuántica se basa en el uso de cúbits en lugar de bits para crear nuevos algoritmos y solventar problemas matemáticos de alta complejidad a velocidad de la luz.
  • En los ordenadores habituales la unidad de información se llama bit y puede tener un valor de 1 a 0.

Los ordenadores cuánticos en el sistema cuántico utilizan el cúbit (bit cuántico) y puede ser 1 y 0 al mismo tiempo. Este fenómeno abre el camino a cálculos que pueden realizarse de forma simultánea.

Los cúbits además necesitan ser sincronizados mediante el efecto de entrelazado, según Einstein esta acción es una “acción fantasmagórica a distancia”.

Estas computadoras cuánticas tienen múltiples utilidades como probar diferentes reacciones químicas para crear medicamentos más efectivos, desarrollar tecnología para el control total de la salud, la energía, tecnología digital inteligente, y diseñar baterías eléctricas o electrónicas mediante nuevos materiales más eficientes energéticamente y ecológicos.

Las computadoras cuánticas cada vez disfrutarán de más potencia.

Uno de los mayores retos tecnológicos es conseguir comunicar las diferentes computadoras cuánticas que se están construyendo en el mundo, ya que las crean en base a distintos tipos, hay computadoras de partículas de luz y ordenadores de iones atrapados denominados “cúbits”.

El internet cuántico logra que los aparatos cuánticos se comuniquen entre sí, cosa que conseguirá reunir su potencia para crear una gigante máquina cuántica global.

El internet cuántico puede ser de distintas formas, hay grupos de científicos que prefieren crearlo basado completamente en partículas de luz o fotones, mientras que otros grupos de investigación postulan a favor de crear redes cuánticas en las que la luz interactúe con la materia directamente.

“La luz es mejor para las comunicaciones y los cúbits de materia son mejores para el procesamiento “.

Así lo explica a la BBC Joseph Fitzsimons, investigador principal del Centro de Tecnologías Cuánticas de la Universidad Nacional de Singapur.

“Es muy costoso y complicado almacenar toda la información en fotones, no pueden verse entre ellos y no rebotan entre sí”.

“Necesitas ambas tecnologías para la que la red corrija los errores de la señal, aunque puede ser un reto complejo hacer que interactúen”, añade.

Sería más fácil usar luz para las comunicaciones y electrones o átomos para guardar la información, afirma.

MENSAJES ENCRIPTADOS DE ALTA SEGURIDAD

  • Los mensajes encriptados ocultos serán otra de las aplicaciones clave del internet cuántico, el sistema de distribución de clave cuántica (QKD), que genera una clave secreta usando dos fotones entrelazados.
  • Se utiliza para cifrar información que no pueda descifrar una computadora cuántica que no sea programada para ello específicamente.

Esta tecnología se demostró por primera vez en el espacio por un equipo de investigadores de la Universidad de Singapur y de la Universidad de Strathclyde, en Reino Unido, en diciembre de 2015.

Los científicos están creando “protocolos ciegos” para que los usuarios/as puedan esconder la información que deseen.

“Podrás escribir y enviar un mensaje a un ordenador cuántico remoto, y la persona que tiene controlada la computadora no sabrá nada sobre ello, más allá de cuánto tiempo te ha costado enviar el mensaje y cuánta memoria se utilizó”, explica Fitzsimons.

“Esto es importante porque no habrá muchas computadoras cuánticas y la gente querrá manejar programas remotamente en ellas, al igual que hacemos hoy en la computación la nube”.

¿Redes cuánticas en la Tierra o en el espacio?

  • Hay dos vías de estudio para crear las redes cuánticas, una línea de trabajo prefiere que el internet cuántico sea terrestre y otros científicos desean que sea creado en el espacio.

Para enviar partículas de luz o fotones se pueden usar cables de fibra óptica, con la problemática de que la señal se deteriora en distancias largas a causa de que a veces estos cables absorben fotones.

Una idea inteligente y fácil para dar posibilidad a esta vía de transmisión cuántica mediante la luz es construir estaciones repetidoras  o laboratorios cuánticos cada 50km que sirvan para reparar la señal y reenviarla correctamente.

Mediante los “nodos cuánticos” que son conexiones que estarán en cada estación cuántica se repara y lanza de nuevo la señal para que llegue al receptor correctamente.

  • Los sistemas espaciales de comunicación funcionan mejor que los terrestres pero son más caros de crear y mantener.

También hay redes basadas en el espacio, a través de satélites que transmiten las señales.

“Como no hay aire entre satélites no hay nada que pueda degradar la señal en el espacio”.

Comentó a la BBC Jamie Vicary, investigador de ciencia computacional de la Universidad de Oxford, en Reino Unido.

“Si queremos internet cuántico a escala mundial, la solución basada en el espacio es la mejor forma en la que podemos trabajar, pero es la más costosa”.

Ya se llevó a cabo con éxito en Julio de 2017 la teletransportación cuántica a través del espacio. Los científicos están compitiendo para hacerlo a distancias cada vez más largas.

Rupert Ursin, del Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica de la Academia Austríaca de Ciencias, cree que el internet cuántico requerirá redes y espaciales como terrestres que operen en paralelo.

“En las ciudades necesitan una red de fibra pero las conexiones de larga distancia quedarán cubiertas por redes entre satélites”.

El internet convencional es como usar una vieja máquina de fax para enviar un documento página por página, donde siempre se pierde una parte del mensaje.

  • Habrá muchas personas a la vez en la red tratando de comunicarse así que el nodo cuántico deberá averiguar cómo distribuir su potencia para enviar todos los mensajes de la mejor manera.

El internet cuántico deberá enviar mensajes por internet mediante el sistema cuántico y clásico a la vez.

“Si conectamos los nodos a una red podemos crear una computadora cuántica sin limitar el número de cúbits”.

Cuanto mayor sea la computadora cuántica más nodos necesitará para retransmitir.

MEMORIA CUÁNTICA

Investigadores de la Universidad Nacional Australiana (ANU) han desarrollado un chip de memoria cuántica que puede usarse en telecomunicaciones de 17 cúbits superconductores.

El chip cuántico es capaz de almacenar luz durante más de un segundo y es 10.000 veces más fuerte y segurgo que los demás intentos que se han realizado hasta ahora.

Los nodos crean “links”entre las partículas de luz y las almacenan en un lugar seguro, en esos chips cuánticos.

“El mayor reto ahora es probar una memoria cuántica con mayor capacidad de almacenamiento de datos”, explica a la BBC Matthew Sellars, del Centro para Computación Cuántica y Tecnologías de la Comunicación, del ANU.

Será la capacidad de almacenaje lo que limitará la transmisión de datos en la red.

Harán falta unos cinco años para que la tecnología que haga posible la internet cuántico se ponga en práctica a nivel global.

De momento esta nueva tecnología cuántica que transmite y realiza operaciones a la velocidad de la luz está contribuyendo a crear el “big data”, predicciones sobre el clima, el sistema de almacenaje y trabado con datos en “la nube”, crear simulaciones de ingeniería para actividades relacionadas con las energías renovables, tecnología eficiente como los coches eléctricossmart cities, sistemas de educación innovadora adaptada a cada alumno/a, crear infraestructuras complejas, modelaje molecular, estudios sobre la evolución social y cultural, etc.

En relación a la energía podremos desarrollar sistemas de generación, transmisión y almacenaje de energía en todo el mundo mucho más eficientes que ayudarán a que todas las personas tengamos más fácil acceso.

 

Recuperado de: https://fortuluz.wordpress.com/2017/10/16/internet-cuantico-la-conexion-a-la-velocidad-de-la-luz-del-futuro/