China destroza el récord de «acción a distancia» y prepara el camino hacia la Internet cuántica
19/6/2017 de Scientific American / Science
Ilustración de artista de partículas emitiendo rayos. Crédito: Alfred Pasieka Getty Images. Fuente: Scientific American.
En un estudio emblemático, un equipo de científicos chinos ha utilizado un satélite experimental para probar el fenómeno del entrelazado cuántico a distancias sin precedente, lanzando parejas entrelazadas de fotones hacia tres estaciones en tierra de China, separadas entre sí más de 1200 kilómetros. El test corrobora un principio misterioso de la teoría cuántica y confirma a China como el país líder en una pujante «carrera espacial cuántica» para crear una red global de comunicaciones basada en la cuántica, es decir, una «internet cuántica» potencialmente imposible de piratear que tendría una importancia geopolítica inmensa.
El concepto de la comunicación cuántica está considerado como el estándar de oro de la seguridad, en parte porque cualquier acto de espionaje deja su huella en la transmisión. Los mensajes encriptados convencionales necesitan de claves para su desencriptación, pero esas claves son vulnerables y pueden ser escuchadas por otros cuando son enviadas por el aire. En las comunicaciones cuánticas, sin embargo, estas claves pueden ser codificadas en varios estados cuánticos de fotones entrelazados (como sus polarizaciones) y estos estados resultará inevitablemente alterados si el mensaje es interceptado.
Las comunicaciones cuánticas en tierra típicamente mandan parejas de fotones entrelazados por cables de fibra óptica o por el aire. Pero las colisiones con los átomos ordinarios a lo largo del camino perturban los delicados estados cuánticos de los fotones, limitando las distancias de transmisión a unos pocos cientos de kilómetros. Instrumentos sofisticados llamados «repetidores cuánticos», equipados con módulos de memoria cuántica, podrían ser en principio conectados en serie para recibir, almacenar y retransmitir las claves cuánticas a largas distancias, pero esto es tan complicado y difícil que tales sistemas siguen siendo muy teóricos.
Para formar una red de comunicaciones cuánticas segura que englobe al mundo la única solución disponible es enviar claves cuánticas a través del vacío del espacio y luego distribuirlas a decenas o centenares de kilómetros utilizando nodos instalados en tierra. Lanzado en una órbita baja de la Tierra en 2016 y tomando el nombre de un antiguo filósofo chino, el satélite «Micius» es el primer intento de China de conseguir esto precisamente, y es solo el primero de una flota que la nación tienen planeada como parte de su programa de Experimentos Cuánticos a Escala Espacial de 100 millones de dólares. Por ahora, el sistema sigue siendo una prueba de concepto porque el ritmo de transmisión de datos entre Micius y las estaciones receptoras es demasiado bajo para mantener comunicaciones cuánticas de modo práctico. Pero pesar de ello, la transmisión de fotones entrelazados de Micius ha sido un billón de veces más eficiente que utilizando las mejores fibras de telecomunicaciones.
