Envían mensajes cuánticos a más de 250 kilómetros de distancia usando red de fibra óptica convencional

Un equipo científico ha conseguido enviar mensajes cuánticos a 254 kilómetros de distancia, en Alemania, utilizando una red de fibra óptica convencional, lo que supone un paso muy importante en el futuro desarrollo de una internet cuántica.

Los detalles se publican en la revista Nature y, según los científicos, la demostración sugiere que este tipo de comunicaciones cuánticas puede lograrse en condiciones reales. Los investigadores que han participado en el experimento pertenecen a Toshiba Europe, al Centro de Supercomputación y Redes de Poznan (Polonia) y a la Universidad Anglia Ruskin (Inglaterra).

No es la primera vez que se hace un ensayo de este tipo. Por ejemplo, el año pasado un equipo de la Universidad de Harvard, Estados Unidos, logró entrelazar dos nodos de memoria cuántica separados por 35 kilómetros usando como enlace fibra óptica en el área de Boston.

Se trataba de una red cerrada de internet entre dos puntos, que transportaba una señal codificada no por bits clásicos, como la red actual, sino por partículas individuales de luz perfectamente seguras.

No obstante, tanto el trabajo de Harvard como el desarrollado en Alemania suponen pasos aún preliminares para conseguir una red cuántica de comunicaciones, teóricamente más rápida y segura, ya que entre sus múltiples aplicaciones, las redes cuánticas tienen el potencial de encriptar y mejorar la seguridad de las comunicaciones hasta niveles inalcanzables en la actualidad.

El nuevo estudio publicado es un avance importante, pero no significa que el desarrollo de una internet cuántica sea inminente.

“Estos nuevos resultados, con unas pequeñas tasas de error alrededor del 5 %, representan un paso adelante en la posibilidad de crear redes de comunicaciones basadas en la física cuántica e integradas en la tecnología de fibra óptica ya existente en nuestras ciudades, aunque conviene aclarar que estaríamos todavía en una etapa muy preliminar de desarrollo”, declara a SMC España Carlos Sabín, investigador del departamento de Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM).

Distribución práctica de claves cuánticas

En el experimento los investigadores consiguen, en concreto, realizar una distribución cuántica de claves a través de una distancia de más de 250 kilómetros entre varias ciudades de Alemania. La distribución práctica de claves cuánticas es un método por el que dos partes pueden generar una clave secreta compartida que es segura contra intercepciones, basándose en los principios de la física cuántica.

Liderado por Mirko Pittaluga, el equipo describe un procedimiento que permite distribuir información cuántica a través de cables de fibra óptica sin necesidad de refrigeración criogénica.

La citada red de comunicaciones cuánticas se desplegó en tres centros de datos de telecomunicaciones -Fráncfort, Kehl y Kirchfeld-, conectados por 254 kilómetros de fibra óptica comercial, “una distancia récord” para la distribución práctica de claves cuánticas en el mundo real, afirman los autores.

Según estos científicos, los mensajes cuánticos enviados a través de esta red de telecomunicaciones representan “el primer informe conocido de comunicaciones cuánticas coherentes -cuando se logra mantener los estados cuánticos durante la retransmisión- utilizando la infraestructura comercial de telecomunicaciones existente”.

El investigador español Carlos Sabín, que no ha participado en el experimento, explica que aunque existen ensayos similares que llegan a distancias incluso más grandes, lo más novedoso de estos nuevos resultados es que se usa fibra óptica comercial ya existente y no se añade tecnología más sofisticada y habitual en laboratorios de física cuántica, como refrigeradores para temperaturas ultrabajas.

Los bits cuánticos usados son fotones generados con láseres, en contraste, por ejemplo, con otros experimentos anteriores, como el publicado el año pasado también en Nature, en el que se generaba entrelazamiento cuántico entre sistemas experimentalmente más complicados.

“Esos sistemas podrían ser más adecuados para construir memorias cuánticas, pero el uso de fotones ópticos permite en cambio realizar comunicaciones cuánticas a distancias muy grandes”, explica Sabín.

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