Los científicos llevan mucho tiempo soñando con construir una Internet cuántica, una red tan segura que sus datos sean irrompibles. Pero una pieza crucial del rompecabezas parecía imposible: enviar partículas de luz entrelazadas hacia arriba desde la Tierra a los satélites en órbita. Ahora, los investigadores creen que este obstáculo se ha superado.
Los fotones entrelazados son como pequeños gemelos cósmicos; medir uno afecta instantáneamente al otro, sin importar qué tan lejos estén. Esta “acción espeluznante a distancia”, como la llamó Einstein, es la clave para construir comunicaciones cuánticas imposibles de piratear. Actualmente, podemos enviar estos fotones entrelazados hacia abajo desde los satélites a las estaciones terrestres, pero se pensaba que enviarlos en la dirección opuesta era imposible debido a la inestabilidad de la señal durante el viaje a través de la atmósfera terrestre.
Un nuevo estudio realizado por un equipo de la Universidad Tecnológica de Sydney (UTS) pone en duda esta suposición. Su investigación demuestra que transmitir señales cuánticas desde la Tierra al espacio es factible, desafiando lo que antes se consideraban los límites de la física.
“Modelamos cómo dos fotones individuales disparados desde estaciones terrestres separadas podrían encontrarse de manera precisa con un satélite que orbita a 500 kilómetros sobre la Tierra”, explica Simon Devitt, físico de la UTS que participó en el estudio. “Esta ‘reunión’ provocaría interferencias cuánticas”.
El modelo consideró numerosos desafíos del mundo real: condiciones atmosféricas, luz parásita, reflejos de la luz solar en la Luna e incluso imperfecciones en el equipo óptico utilizado para apuntar. Sorprendentemente, los resultados mostraron que un enlace ascendente es posible.
Por qué esto es importante: una Internet cuántica más cerca de lo que pensamos
Entonces, ¿por qué es tan significativo este avance? Imagine una red global impulsada por una comunicación cuántica imposible de piratear. Ésa es la promesa de una Internet cuántica.
Hoy en día, los satélites generan pares de fotones entrelazados y los envían a la Tierra. Si bien es técnicamente posible enviarlos, hacerlo desde estaciones terrestres tiene mucho más sentido.
Los equipos terrestres tienen la potencia necesaria para crear billones y billones de estos pares de fotones por segundo, mucho más de lo que un satélite podría gestionar. Estos fotones entrelazados luego se transmiten a satélites para su distribución a través de redes más amplias.
“Un satélite sólo necesita una unidad óptica compacta para interferir con los fotones entrantes e informar el resultado”, explica Devitt. “No se necesitan equipos complejos que consuman mucha energía para crear todos esos fotones”. Este enfoque reduce drásticamente tanto el costo como el tamaño, lo que hace que la infraestructura de Internet cuántica sea más práctica.
El estudio reconoce que inicialmente este sistema funcionaría mejor durante la noche, evitando las interferencias de la luz solar. Sin embargo, una calibración cuidadosa podría prolongar el funcionamiento durante el día. Esta limitación es un trampolín más que un obstáculo insuperable.
“En futuras pruebas se podrían utilizar drones o globos como receptores”, sugiere Devitt. “Estamos cada vez más cerca de hacer del entrelazamiento cuántico un bien como la electricidad: invisible para los usuarios pero que alimentará las redes del mañana”.
El desarrollo de esta comunicación cuántica bidireccional abre interesantes posibilidades para la transmisión segura de datos y la computación cuántica distribuida en el futuro.
