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La Internet cuántica del futuro

¿Te imaginas una computadora a la velocidad de la luz? ¿Capaces de resolver tus problemas mucho más rápido que las máquinas que usamos hoy en día? ¡Pues ahora es posible! Esas computadoras cuánticas ya están siendo desarrolladas en laboratorios en todo el mundo, pero los científicos han dado el siguiente paso, sí así como lo lees están creando un internet cuántico que viajara “a la velocidad de la luz.”

Como todos sabemos pues no es fácil fabricar tecnologías para dispositivos que técnicamente todavía no han sido inventados pero las comunicaciones cuánticas son un campo interesante que debemos investigar más a fondo, porque aparte de enviar mensajes de manera más segura es el futuro de las generaciones. 



Pero hablemos primero de lo que es importante, ¿sabemos en realidad que es una computadora cuántica? Se puede describir como una máquina capaz de solucionar problemas informáticos muy complejos a una velocidad increíble, muy por encima de las computadoras "clásicas" actuales. En las computadoras convencionales, la unidad de información se llama "bit" y puede tener un valor de 1 a 0. Su equivalente en el sistema cuántico es el cúbit (bit cuántico), y puede ser 1 y 0 al mismo tiempo. Este fenómeno abre el camino a cálculos que pueden realizarse de forma simultánea. Sin embargo, los cúbits necesitan ser sincronizados usando un efecto conocido como como "entrelazamiento", que Albert Einstein definió como una "acción fantasmagórica a distancia".

Estas computadoras tendrán muchas aplicaciones útiles, desde modificar reacciones químicas para nuevos medicamentos, hasta desarrollar tecnologías para el cuidado de la salud o acelerar el diseño de baterías con nuevos materiales. Pero ahora bien, ya que tenemos claro de lo que son las computadoras cuánticas, ¿estamos convencidos de que son cada vez más potencia en el mundo? Pues sí, a mi opinión serán más potentes que las clásicas, pero eso si estoy seguro que algunas aplicaciones requerirán más potencia de la que una computadora cuántica puede ofrecer por sí misma.



Hasta donde he investigado para ofrecerle esta información tan importante ya se han creados computadoras cuánticas de distintos tipos (partículas de luz o fotones, iones o cúbits) aún se necesita uno donde puedan hablar entre ellas. Existen científicos que están a favor de crear un internet cuántico basada enteramente en partículas de luz (fotones), mientras que otros creen que es más fácil hacer redes cuánticas en la que la luz interactúe con la materia.

Joseph Fitzsimons investigador principal del Centro de Tecnologías Cuánticas de la Universidad Nacional de Singapur cree que la luz es mejor para las comunicaciones pero los cúbits de materia son mejores para el procesamiento ya que se necesitan ambos para que la  red corrija errores de la señal aparte de que es muy costoso y complicado almacenar toda la información en fotones. Una de las aplicaciones clave del internet cuántico será el sistema de distribución de clave cuántica (QKD), mediante el cual se genera una clave secreta usando un par de fotones entrelazados.

Se usa para cifrar información que no pueda descifrar una computadora cuántica, de hecho, esta tecnología ya existe y se demostró por primera vez en el espacio por un equipo de investigadores de la Universidad de Singapur y de la Universidad de Strathclyde, en Reino Unido, en diciembre de 2015. 



Pero ahora bien si no sabían esta tecnología tiene dos tipos de enfoques para construir las redes cuánticas: que sean terrestres o espaciales. Ambos funcionan bien para enviar bits de datos en la internet de hoy, pero si queremos enviar datos en cúbits en el futuro, será mucho más complicado. Para enviar partículas de luz (fotones) podemos usar cables de fibra óptica, pero la señal se deteriora con distancias largas porque a veces estos cables absorben fotones. Rupert Ursin, del Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica de la Academia Austríaca de Ciencias, cree que la internet cuántica requerirá redes tanto espaciales como terrestres que operen en paralelo, ya que en las ciudades se necesita una red de fibra, pero está el detalle de que las conexiones de larga distancia quedarán cubiertas por redes satelitales.


En cuanto los mensajes, nodos y la memoria cuántica las "estaciones repetidoras" -conectadas por cables de fibra óptica- que están desarrollando algunos científicos se llaman también "nodos cuánticos" y cada uno de ellos repara y lanza de nuevo la señal para que llegue al receptor. Es como usar una vieja máquina de fax para enviar un documento, página por página, a otra persona. Siempre se pierde una parte del mensaje, habrá muchas personas en la red tratando de comunicarse, así que el nodo deberá averiguar cómo distribuir su potencia para enviar esos mensajes. Además, tendrá que enviar mensajes por internet cuántico y clásico. 

Cuanto mayor sea la máquina, más nodos habrá que añadir. Investigadores de la Universidad Nacional Australiana (ANU) han desarrollado un chip de memoria cuántica que puede usarse en telecomunicaciones es capaz de almacenar luz durante más de un segundo y es 10.000 veces más duradero que otros intentos que se hicieron hasta ahora.

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