¿Qué es el Internet cuántico del futuro?
Imagina computadoras ultrarrápidas que son capaces de resolver problemas de forma mucho más veloz que las máquinas que usamos hoy. Esas "computadoras cuánticas" ya están desarrollándose en laboratorios de todo el mundo. Pero los científicos han dado el siguiente paso y están creando un Internet cuántico que viajará a la velocidad de la luz. Una computadora cuántica es capaz de solucionar problemas informáticos complejos a una velocidad muy por encima de las computadoras "clásicas" actuales. En ese sentido, en las computadoras convencionales, el bit es la unidad de información y puede tener un valor de 1 a 0. En el sistema cuántico su equivalente es el cúbit (bit cuántico), y puede ser 1 y 0 al mismo tiempo. Esto abre el camino a cálculos que pueden hacerse de forma simultánea.
Fabricar tecnología para dispositivos que técnicamente no se han inventado todavía es algo difícil, pero las comunicaciones cuánticas son un campo atrayente para la investigación pues permiten enviar mensajes de manera mucho más segura.
Una computadora cuántica es capaz de solucionar problemas informáticos complejos a una velocidad muy por encima de las computadoras "clásicas" actuales. En ese sentido, en las computadoras convencionales, el bit es la unidad de información y puede tener un valor de 1 a 0. En el sistema cuántico su equivalente es el cúbit (bit cuántico), y puede ser 1 y 0 al mismo tiempo. Esto abre el camino a cálculos que pueden hacerse de forma simultánea.
No obstante, los cúbits requieren ser sincronizados empleando un efecto conocido como como "entrelazamiento", definido por Albert Einstein como una "acción fantasmagórica a distancia".
Estas computadoras poseerán muchas aplicaciones útiles, que irán desde modificar reacciones químicas para medicamentos, hasta desarrollar tecnologías para cuidar la salud o acelerar el diseño de baterías con nuevos materiales. Además, serán más potentes que las clásicas, aunque algunas aplicaciones demandarán más potencia que la que puede proporcionar una computadora cuántica por sí misma. Para solucionar esto la idea es hacer que dos aparatos cuánticos se comuniquen entre sí, para reunir su potencia y crear una enorme máquina cuántica.
Sin embargo, ya que se están creando computadoras cuánticas de distintos tipos: de partículas de luz, iones atrapados o cúbits, se necesitará alguna ayuda para que puedan comunicarse entre ellas.
En ese sentido, hay científicos a favor de crear una internet cuántica fundamentada completamente en partículas de luz (fotones). Por otra parte, otros consideran que es más fácil crear redes cuánticas en las que la luz interactúe con la materia.
Como explica el investigador principal del Centro de Tecnologías Cuánticas de la Universidad Nacional de Singapur, Joseph Fitzsimons, la luz es mejor para las comunicaciones pero los cúbits de materia son mejores para el procesamiento. Es por ello que necesitan ambos para la que la red corrija los errores de la señal, aunque puede ser difícil hacer que interactúen.
Además, Fitzsimons agrega que es muy costoso y complicado recopilar toda la información en fotones, pues no pueden verse entre ellos y no rebotan entre sí. Por lo que sería más simple utilizar luz para las comunicaciones y electrones o átomos para guardar la información.
Una de las aplicaciones de la internet cuántica será su sistema de distribución de clave cuántica (QKD), a través del cual se forma una clave secreta usando un par de fotones entrelazados y que se emplea para cifrar información que no pueda descifrar una computadora cuántica. En realidad, esa tecnología ya existe y se probó por primera vez en el espacio por investigadores de la Universidad de Singapur y de la Universidad de Strathclyde, en Reino Unido, en el 2015. Además, los científicos están creando "protocolos ciegos" con el fin de que los usuarios puedan esconder la información que deseen.
Fitzsimons explica que podrás escribir algo y enviarlo a una computadora remota, y la persona que tiene la computadora no sabrá nada sobre ello, más allá de cuánto te demoró enviar el mensaje y cuánta memoria usaste. Añade que eso es importante porque no habrá muchas computadoras cuánticas cuando aparezcan por primera vez, así que la gente querrá manejar programas remotamente en ellas, al igual que hacemos hoy en la nube.
Existen dos tipos de enfoques para desarrollar las redes cuánticas: que sean terrestres o espaciales. Ambos trabajan bien para enviar bits de datos en la internet actual, pero si lo que queremos enviar datos en cúbits en el futuro, eso será mucho más complicado.
Para enviar partículas de luz o fotones, podemos emplear cables de fibra óptica, pero la señal se deteriora en distancias largas porque estos cables absorben fotones a veces. La solución sería construir "estaciones repetidoras" cada 50km para que funcionen como laboratorios cuánticos en miniatura y reparen la señal.
Además, hay redes basadas en el espacio, mediante satélites que transmiten las señales. En ese sentido, Jamie Vicary, investigador de ciencia computacional de la Universidad de Oxford, en Reino Unido explica que como no hay aire entre satélites, no hay nada que pueda degradar la señal. Añade que si queremos internet cuántica a escala global, la solución basada en el espacio es la única forma en la que podrá trabajar, pero es la más costosa.
Por su parte, Rupert Ursin, del Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica de la Academia Austríaca de Ciencias, considera que la internet cuántica requerirá tanto de redes espaciales como terrestres que operen en paralelo, pues en las ciudades se necesita una red de fibra, pero las conexiones de larga distancia quedarán cubiertas por redes satelitales.
