Un equipo científico de la Universidad de Pensilvania (Estados Unidos) ha logrado enviar señales cuánticas a través de cables de fibra óptica comerciales, utilizando el mismo protocolo de internet que alimenta la web actual, un experimento que allana el camino para un futuro internet cuántico.
El trabajo prueba que las frágiles señales cuánticas pueden funcionar en la misma infraestructura que transporta el tráfico ‘online’ cotidiano, aseguran los investigadores que probaron su enfoque en la red de fibra óptica del campus de Verizon (Filadelfia).
La propuesta no solo puede enviar señales cuánticas, sino también corregir automáticamente el ruido y agrupar datos cuánticos y clásicos en paquetes estándar al estilo de internet, además de enrutarlos.
Y lo hace utilizando el mismo sistema de direccionamiento y las mismas herramientas de gestión que conectan los dispositivos cotidianos en línea.
«Al demostrar que un chip integrado puede gestionar señales cuánticas en una red comercial en directo como la de Verizon, y hacerlo utilizando los mismos protocolos que ejecutan la internet clásica, hemos dado un paso clave hacia experimentos a mayor escala y una internet cuántica práctica», afirma en un comunicado Liang Feng.
¿Medir las partículas?
La naturaleza única de las partículas cuánticas implica, entre otras cosas, que una vez medidas, estas pierden sus propiedades inusuales, lo que hace que ampliar una red cuántica sea extremadamente difícil.
Las redes normales miden los datos para guiarlos hacia su destino final, con las redes puramente cuánticas esto no se puede hacer porque medir las partículas destruye el estado cuántico, explica Robert Broberg, otro de los autores.
Para sortear este obstáculo, el equipo desarrolló el «Q-Chip» (abreviatura en inglés de internet híbrido cuántico-clásico por fotónica) que coordina las señales clásicas, compuestas por flujos regulares de luz, y las partículas cuánticas.
La señal clásica viaja justo por delante de la cuántica, lo que permite medir la señal clásica para el enrutamiento, dejando intacta la cuántica, detalla por su parte Yichi Zhang.
En esencia, el nuevo sistema funciona como un ferrocarril: «La ‘cabecera’ clásica actúa como la locomotora, mientras que la información cuántica viaja detrás en contenedores sellados», describe Zhang. «Estos no se pueden abrir sin destruir su contenido, pero la locomotriz garantiza que todo el tren llegue a su destino».
En las pruebas, el sistema mantuvo una fidelidad de transmisión superior al 97 %, lo que demuestra que puede superar el ruido y la inestabilidad que suelen destruir las señales cuánticas fuera del laboratorio.
Además, como el chip está fabricado con silicio y utilizando técnicas consolidadas podría producirse en serie, facilitaría la ampliación de este nuevo enfoque, aseguran los investigadores.
La red que ahora se presenta en Science tiene un solo servidor y un solo nodo, conectando dos edificios con aproximadamente un kilómetro de cable de fibra óptica. «Todo lo que hay que hacer para ampliarla es fabricar más chips y conectarlos a los cables de fibra óptica existentes en Filadelfia», recalca Feng.
«Esto se parece a los inicios de la internet clásica en la década de 1990, cuando las universidades conectaron por primera vez sus redes», subraya Broberg. «Eso abrió la puerta a transformaciones que nadie podría haber previsto. Una internet cuántica tiene el mismo potencial».
Otros experimentos
En los últimos años se han llevado a cabo diversos experimentos para avanzar en este campo. Por ejemplo, en 2024 un equipo de la Universidad de Harvard publicó en Nature cómo consiguieron entrelazar dos nodos de memoria cuántica separados por 35 kilómetros usando como enlace fibra óptica existente en el área de Boston.
Se trataba de una red cerrada de internet entre el punto A y el punto B, que transportaba una señal codificada no por bits clásicos, como la red actual, sino por partículas individuales de luz perfectamente seguras.
Poco más de un año después, otro equipo de Toshiba Europe, del Centro de Supercomputación y Redes de Poznan (Polonia) y de la Universidad Anglia Ruskin (Inglaterra) anunció también en Nature que había logrado enviar mensajes cuánticos a 254 kilómetros de distancia utilizando una red de telecomunicaciones -de fibra óptica- ya existente en Alemania y sin necesidad de refrigeración criogénica.
Estos estudios y el de ahora son preliminares, pero pasos para una futura red cuántica de comunicaciones, teóricamente más rápida y segura.
