Entrelazamiento cuántico récord conecta dos átomos a lo largo de 30 kilómetros

Investigadores en Alemania han demostrado el entrelazamiento cuántico de dos átomos separados por 33 km de fibra óptica. Esta es una distancia récord para este tipo de comunicación y marca un gran avance hacia una Internet cuántica rápida y segura.

El entrelazamiento cuántico es el extraño fenómeno en el que dos partículas pueden vincularse de manera tan inextricable que examinar una puede informarle sobre el estado de la otra. Aún más extraño, cambiar algo en una partícula alterará instantáneamente a su compañero, sin importar cuán separados estén. Eso lleva a la inquietante implicación de que la información se “teletransporta” más rápido que la velocidad de la luz, una idea que fue demasiado incluso para Einstein, quien la describió como “acción espeluznante a distancia”.

A pesar de su aparente imposibilidad, el entrelazamiento cuántico se ha demostrado consistentemente en experimentos durante décadas, y los científicos aprovechan su extraña naturaleza para transmitir datos rápidamente a largas distancias. Y en el nuevo estudio, investigadores de la Universidad Ludwig-Maximilians de Munich (LMU) y la Universidad de Saarland ahora han batido un récord de distancia para el entrelazamiento cuántico entre dos átomos sobre fibra óptica.

En sus experimentos, el equipo entrelazó dos átomos de rubidio guardados en trampas ópticas en dos edificios diferentes en el campus de LMU. Estaban separados por 700 m de fibra óptica, que se extendió a 33 km con carretes de cable adicionales. Cada átomo se excitó con un pulso láser, lo que hace que emita un fotón cuántico entrelazado con el átomo.

Luego, los fotones se envían por los cables de fibra óptica para encontrarse en una estación receptora en el medio. Allí, los fotones se someten a una medición conjunta, que los enreda, y debido a que cada uno ya está enredado con su propio átomo, los dos átomos también se enredan entre sí.

Si bien los fotones se han entrelazado a grandes distancias antes, este estudio marca un nuevo récord de distancia para entrelazar dos átomos, que podrían funcionar como nodos de “memoria cuántica”, sobre fibra óptica. La clave es que los fotones mediadores se convirtieron en una longitud de onda más larga para que viajaran más a través de las fibras: su longitud de onda natural de 780 nanómetros (nm) significa que normalmente se perderían después de unos pocos kilómetros, así que antes de que comenzara su viaje, el equipo los pasó por un dispositivo para convertirlos a una longitud de onda de 1.517 nm. Esto está cerca de la longitud de onda de 1550 nm comúnmente utilizada para las telecomunicaciones en fibra óptica, lo que reduce las pérdidas.

El equipo dice que este es un paso importante en el camino hacia la realización de una internet cuántica práctica. Tales redes de comunicaciones serían mucho más rápidas y seguras que las que se usan hoy en día y, lo que es más importante, este estudio muestra que pueden operar utilizando la infraestructura de fibra óptica existente. Esto podría combinarse con tecnologías como los satélites, que han demostrado previamente la capacidad de transmitir fotones entrelazados a lo largo de miles de kilómetros.

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