Europa creará una infraestructura de red basada en la física cuántica
En mayo de 2023 el Dr. Benjamin Lanyon de la Universidad de Innsbruck (Austria) dio un importante paso hacia la creación de un nuevo tipo de Internet: transfirió información a lo largo de una fibra óptica de 50 kilómetros de largo utilizando los principios de la física cuántica.
La información en física cuántica difiere de las unidades de datos (dígitos binarios) almacenadas y procesadas por computadoras que forman el núcleo de la actual World Wide Web. El ámbito de la física cuántica cubre las propiedades e interacciones de moléculas, átomos e incluso partículas más pequeñas como electrones y fotones.
Poder de partícula
Los bits cuánticos, o "qubits", ofrecen la promesa de transmitir información de forma más segura porque las partículas cambian con el acto de observarlas y medirlas. Eso significa que un espía no puede pasar desapercibido.
Lanyon dijo que su trabajo hace que la Internet cuántica parezca factible dentro de las ciudades, después de lo cual el objetivo será distancias interurbanas más largas.
"Se podría imaginar que se trata de una escala de gran ciudad", dijo.
Su avance fue parte de un proyecto de investigación de la UE para acercar el objetivo de una Internet cuántica.
El proyecto, denominado Quantum Internet Alliance (QIA), reúne a institutos de investigación y empresas de toda Europa. La iniciativa recibirá 24 millones de euros de financiación de la UE durante tres años y medio hasta finales de marzo de 2026.
"No pretende reemplazar la Internet clásica, sino trabajar en conjunto", dijo Stephanie Wehner, una alemana que coordina la QIA y es profesora de información cuántica en la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos. "No vamos a reemplazar a Netflix".
Un concepto clave en la física cuántica es el entrelazamiento. Si dos partículas se entrelazan, sin importar qué tan lejos estén en el espacio, poseerán propiedades similares; por ejemplo, ambas tendrán la misma medida de algo llamado "giro", una versión cuántica de la dirección en la que giran las partículas.
El estado de giro de las partículas no está claro hasta que se observan. Hasta entonces, se encuentran en múltiples estados llamados superposición.
Pero cuando se observa una, se conoce el estado de ambas partículas.
Posibilidades en abundancia
Esto es útil en comunicaciones seguras. Las personas que piratearan una transmisión cuántica dejarían un rastro obvio de su intento al provocar un cambio en el estado de una partícula observada.
"Podemos utilizar las propiedades del entrelazamiento cuántico para lograr un medio de comunicación segura que probablemente sea seguro incluso si el atacante tiene una computadora cuántica", dijo Wehner.
Las comunicaciones seguras que ofrece una Internet cuántica podrían abrir una gama mucho más amplia de aplicaciones que están mucho más allá de los límites de la Internet clásica.
En medicina, por ejemplo, la física del entrelazamiento permite un nivel de sincronización del reloj que puede mejorar la telecirugía.
"Si quiero operar en algún nodo remoto, quiero hacerlo en el momento más preciso para no cometer ningún error", dijo Wehner.
La astronomía es otro potencial beneficiario.
Los telescopios que realicen observaciones distantes podrían "usar una Internet cuántica para generar entrelazamientos entre los sensores y obtener una imagen mucho mejor del cielo", dijo Wehner.
Otro ejemplo podrían ser los cajeros automáticos.
En la actualidad, si un cajero automático fallara cuando una persona estaba retirando dinero, la máquina asumiría que no se había entregado efectivo, mientras que otro dispensador registraría un retiro de dinero. Una Internet cuántica podría eliminar esa discrepancia.
Es probable que muchas aplicaciones de una Internet cuántica se hagan evidentes sólo después de que se cree la tecnología.
"Ofrece toda una gama de nuevas posibilidades para realizar mediciones precisas del espacio y el tiempo y estudiar cómo funcionan el mundo y el universo", afirmó Lanyon.
Prueba de distancia
El truco ahora es ampliar una Internet cuántica para utilizar muchas partículas a lo largo de largas distancias.
Lanyon y su equipo también han demostrado que la comunicación no sólo entre partículas individuales sino también entre "trenes" de partículas (en este caso partículas ligeras llamadas fotones) acelera la velocidad de entrelazamiento entre nodos cuánticos.
"Si sólo envías un fotón a la vez, tendrás que esperar el tiempo de viaje", dijo. "Pero si se pueden formar trenes de muchos fotones a la vez, esto permitirá aumentar la tasa de entrelazamiento entre nodos cuánticos para las distancias que queramos".
El objetivo final es extender los nodos cuánticos a rangos mucho mayores, tal vez 500 kilómetros, y crear un prototipo de Internet cuántica que pueda conectar ciudades remotas, de manera muy similar a como la Internet clásica se basa en diferentes nodos para crear una Internet global.
Si bien podría existir una Internet cuántica para aplicaciones especializadas ya en 2029, los expertos temen arriesgarse a adivinar cuándo podría estar disponible una versión completa para una amplia gama de usos.
"Es una cuestión muy difícil", afirmó Wehner.
A medida que la QIA avanza en los componentes y sistemas de la Internet cuántica, Europa también está trabajando para desarrollar las propias computadoras cuánticas.
En junio de 2023, una asociación público-privada de la UE (la Empresa Conjunta Europea de Computación de Alto Rendimiento) anunció que seis países de Europa albergarían computadoras cuánticas. Los países son la República Checa, Francia, Alemania, Italia, Polonia y España.
El objetivo es garantizar que Europa esté a la vanguardia de la revolución de las tecnologías cuánticas. Se espera que las computadoras cuánticas tengan un poder de cálculo sin precedentes con muchos usos, incluida la capacidad de romper los algoritmos criptográficos que protegen la mayoría de los intercambios de Internet actual.
Campo lleno de gente
Con proyecciones de que la mitad de los sistemas criptográficos más utilizados estarán desmantelados para finales de la década, Europa no es la única parte interesada.
China y Estados Unidos han logrado avances en la computación cuántica y la Internet cuántica en los últimos años.
En el frente de la infraestructura, Europa está tomando otras medidas. Está desarrollando una infraestructura espacial y terrestre integrada para comunicaciones seguras, una especie de componente básico para la Internet cuántica.
"Estoy muy orgulloso de decir que somos líderes mundiales en muchos ámbitos", afirmó Wehner.
Si bien en todos los países interesados queda mucho por hacer, los beneficios potenciales indican nuevos avances y mejoras en poco tiempo.
"La gente está desarrollando nuevas aplicaciones de redes cuánticas a un ritmo bastante alto", afirmó Lanyon.
