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Nuevo récord en la transmisión cuántica a grandes distancias

Científicos chinos consiguen mantener el entrelazamiento de partículas separadas 1.200 km


Científicos chinos han conseguido transmitir pares de fotones entrelazados desde el espacio hasta dos estaciones terrestres y que los fotones mantuvieran el entrelazamiento a pesar de estar separados entre sí por 1.200 kilómetros. Se han valido del satélite cuántico lanzado el año pasado para conseguir la proeza, que representa un enorme avance hacia la comunicación cuántica a grandes distancias.




Ilustración del satélite Micius enviando fotones entrelazados a dos estaciones terrestres separadas entre sí 1.200 kilómetros. JIAN-WEI PAN
Ilustración del satélite Micius enviando fotones entrelazados a dos estaciones terrestres separadas entre sí 1.200 kilómetros. JIAN-WEI PAN
Científicos chinos han transmitido con éxito pares de fotones "entrelazados" desde el espacio hasta dos estaciones terrestres, donde las partículas mantuvieron el entrelazamiento a pesar de estar separadas entre sí por 1.200 kilómetros. El logro representa un enorme avance hacia la comunicación cuántica a grandes distancias.

El estudio, publicado en Science, distribuyó los fotones "entrelazados", unas partículas de luz, desde un satélite situado a 500 kilómetros sobre la superficie de la Tierra. Se trata del satélite  QSS (Quantum Science Satellite), también conocido como Micius, que fue lanzado el año pasado y que está equipado con herramientas cuánticas especializadas, tal como informamos en otro artículo.

Con este resultado tecnológico, China se posiciona con rapidez en el sector de las telecomunicaciones y desarrollos cuánticos, ya que recientemente se anotó otro éxito cuando por primera vez, científicos chinos enviaron información de un lado a otro del espacio sin necesidad de una partícula de apoyo, tan sólo aprovechando las fases de la luz, tal como informamos en otro artículo.

En esta ocasión el resultado se basa en el entrelazamiento cuántico, una propiedad de las partículas elementales. Mediante  el entrelazamiento, dos partículas que están indisolublemente unidas, registra cada una de ellas instantáneamente lo que le ocurre a la otra.

"Este trabajo sienta unas bases técnicas confiables para la red cuántica a gran escala y para la investigación experimental de la comunicación cuántica, así como prueba experimentalmente principios fundamentales de la física, como la teoría general de la relatividad y la gravedad cuántica, en el espacio exterior", dijo Pan Jianwei, científico en jefe del proyecto del satélite cuántico, informa la agencia china Xinhua.

El entrelazamiento cuántico es la base de tecnologías como la computación cuántica, la criptografía cuántica, y la teleportación cuántica. Hasta la fecha, todos los esfuerzos para entrelazar partículas de forma cuántica a distancia se han limitado a unos 100 km, si bien en Canarias ya se consiguió el entrelazamiento a una distancia de 143 km e incluso, usando fibras ópticas, se han llegado a alcanzar los 600 km.

Tarea complicada

Conseguir el entrelazamiento cuántico a distancia es complicado porque la unión entre partículas se pierde a medida que son transmitidas a lo largo de fibras ópticas o a través de espacios abiertos terrestres.

Una forma de superar esta limitación es romper la línea de transmisión en segmentos más pequeños y utilizar repetidores cuánticos para intercambiar, purificar y almacenar de forma constante la información cuántica a lo largo de la fibra óptica. Otro enfoque es utilizar tecnologías satelitales.

En el nuevo estudio, Pan, profesor de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, y sus colegas, utilizaron el indicado satélite Micius  para comunicar con tres estaciones terrestres situadas en distintos puntos de China (Nanshan en la ciudad de Urumqi, Delingha en Qinghai y el Observatorio Gaomeigu en Lijiang). Las dos últimas están separadas entre sí por una distancia de 1.203 km. Por su parte, la separación entre el satélite en órbita y las estaciones terrestres osciló entre los 500 y los 2.000 km.

Distribución cuántica de claves

Una inmediata aplicación de los fotones entrelazados distribuidos, indicó Pan, es la Distribución Cuántica de Claves basada en el entrelazamiento para establecer claves seguras para la comunicación cuántica.

La Distribución Cuántica de Claves (DCC o QKD por sus siglas en inglés) permite crear claves de manera segura entre dos partes que comparten un canal cuántico (usando una fibra óptica, por ejemplo), ya que la mecánica cuántica proporciona modos de realizar cómputos o transferir información de manera completamente distinta a los sistemas de seguridad clásicos.

Otro uso del nuevo éxito chino es es explotar el entrelazamiento distribuido para llevar a cabo una variante de protocolo de teletransportación cuántica para la preparación y control remoto de los estados cuánticos.

Referencia

Satellite-based entanglement distribution over 1200 kilometers. Science, Vol. 356, Issue 6343, pp. 1140-1144. DOI: 10.1126/science.aan3211
 

Viernes, 16 de Junio 2017
Redacción T21
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