Tecnologías cuánticas

Las ciudades cuánticas están a la vuelta de la esquina

Una simulación demuestra que se pueden construir con las tecnologías actuales

Las ciudades cuánticas están a la vuelta de la esquina
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EDUARDO MARTÍNEZ DE LA FE

Una ciudad como París podría convertirse en una ciudad conectada a través de dispositivos cuánticos, ha demostrado una simulación. Las tecnologías actuales podrían permitirnos realizar este sueño antes de lo que pensamos.

Es posible que pronto estemos viviendo en ciudades cuánticas, en las que todas las instituciones, centros de datos y centros de telecomunicaciones están conectados por una Internet cuántica, según anticipa una nueva investigación.

En una ciudad cuántica, las telecomunicaciones y las instituciones que gestionan grandes cantidades de datos estarían conectadas en una red que utiliza dispositivos cuánticos, en lugar de módems y enrutadores clásicos.

Estos dispositivos aprovecharían los efectos cuánticos para facilitar el intercambio seguro y rápido de información y revolucionarían la vida en las ciudades.

Esta posibilidad ha tomado forma después de que científicos franceses simularan una red cuántica más grande que la ciudad de París. Su trabajo, publicado en arXiv, sugiere que las tecnologías existentes podrían permitirnos realizar este sueño antes de lo que pensamos.

Redes cuánticas, lo que viene

Las redes cuánticas de telecomunicación permiten la transmisión de información siguiendo los principios de la mecánica cuántica, especialmente el entrelazamiento cuántico y la teleportación cuántica.

El entrelazamiento cuántico es una propiedad de las partículas elementales, que comparten un mismo destino una vez que han estado entrelazadas: cualquier modificación que sufra una partícula (por ejemplo, al introducirle un dato), se refleja instantáneamente en la otra, aunque estén separadas por mil kilómetros.

El entrelazamiento cuántico se ha convertido en la piedra angular de la telecomunicación cuántica, ya que permite el envío de información instantánea de un extremo a otro del planeta sin que haya una red física que traslade la información.

Seguridad máxima

Esta forma de comunicación es asimismo completamente segura, ya que la información no puede ser interceptada porque en realidad no recorre ningún trayecto. En ningún momento está expuesta a una acción de piratería.

Una derivada del entrelazamiento es la teleportación cuántica, que consiste en una transferencia no física de estados cuánticos de un sitio a otro. La teleportación de la información se consigue a través del entrelazamiento cuántico.

Posibles aplicaciones

Las redes de comunicación cuántica, todavía en fase de desarrollo, prometen una amplia gama de aplicaciones una vez que seamos capaces de generar, almacenar y manipular información mediante sistemas cuánticos, señalan los investigadores.

Añaden que las tecnologías necesarias para realizar una red de este tipo son objeto de muchas investigaciones en todo el mundo, pero que todavía se deben superar muchos desafíos antes de que una red cuántica a gran escala pueda ver la luz del día.

La nueva investigación, sin embargo, demuestra que varias aplicaciones de las redes cuánticas ya son accesibles con la tecnología actual o la que pueda desarrollarse a corto plazo.

París, referente prometedor

Lo ha confirmado porque creó una simulación para evaluar si la tecnología existente, como la fibra óptica y los dispositivos que generan luz codificada con información cuántica, podría convertir a París en una ciudad cuántica en funcionamiento.

Esta simulación permitió a los autores de este trabajo, del que es primer investigador el profesor de la Sorbona Raja Yehia, evaluar el rendimiento de varios protocolos de red cuántica que involucran a dos o más usuarios en varias configuraciones, en términos de topología, hardware y elección de red.

En la simulación había usuarios de canales cuánticos capaces de generar y compartir estados de entrelazamiento, así como usuarios conectados a fibras ópticas tradicionales a través de un hub, del que les separaba una distancia máxima de hasta 31 kilómetros.

De esta forma los investigadores pudieron averiguar el volumen de información que podría transmitirse en estas condiciones, así como que esta red cuántica podría servir para operar un ordenador cuántico a distancia.

Es factible hoy

Y concluyeron que implementar una red cuántica metropolitana no requiere tecnologías tan futuristas. “Nuestros resultados muestran que las características prácticas de las redes cuánticas están al alcance de la mano hoy y pueden sentar las bases para futuras aplicaciones cuando se disponga de tecnologías más avanzadas”, concluyen los investigadores en su artículo.

A más largo plazo, las redes cuánticas metropolitanas, como la simulada en esta investigación, podrían incluso vincularse entre sí mediante repetidores cuánticos o enlaces satelitales, para crear una red de comunicación cuántica a mayor escala, que los investigadores llaman Qloud.

Referencia

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Quantum City: simulation of a practical near-term metropolitan quantum network. Raja Yehia et al. arXiv:2211.01190v2. DOI:https://doi.org/10.48550/arXiv.2211.01190