Diseñada una red cuántica, donde los mensajes son indescifrables

Un equipo de la Universidad de Innsbruck, del que es miembro principal el español Ignacio Cirac, ha elaborado un esquema de cómo podría ser una red de comunicación que aproveche los fenómenos cuánticos que se producen a escala atómica y funcione con equipos ya disponibles y a temperatura ambiente. Estas redes serían mucho más eficientes que las actuales y además harían absolutamente indescifrable la información que por ellas circulase.

Cirac, conocido internacionalmente por su labor en el áreade la computación y comunicación cuánticas, comentó ayer desde su despacho en Innsbruck que este trabajo hecho junto con Peter Zoller y los investigadores L-M Duan (chino) y M. D Lukin (ruso) le parece uno de los más importantes que ha hecho en su vida. Sin embargo, en la conversación telefónica resalta que se trata de un trabajo teórico de investigación básica y que la red de comunicación tardará en ser una realidad 10 o 15 años.

Tampoco descarta que tenga otras aplicaciones más importantes que ahora no se pueden ni imaginar, al igual que pasó con la física nuclear, el láser o el transistor en sus primeros tiempos. 'Este área de la comunicación y computación cuánticas está empezando, estamos preparando el terreno para las aplicaciones, que en algunos casos pueden tardar 30 o 40 años', comentó.

Las ventajas de utilizar las bases de la mecánica cuántica -cuyos efectos sólo aparecen en el mundo microscópico- en comunicación y computación son importantes. 'Se puede hacer en un segundo el mismo número de cálculos que harían todos los ordenadores existentes de aquí a dentro de 100 años', explica Cirac, y, además, la información generada y comunicada sería indescifrable. Es un área de moda en el que ha mostrado gran interés el estamento militar y al que Estados Unidos, concretamente, está dedicando mucho dinero en los últimos años. La posibilidad de transmitir información que nadie pueda descifrar ha espoleado el interés.

La novedad que presenta la red que han diseñado Cirac y su equipo, y que se publica hoy en la revista Nature, es que está compuesta por elementos ya disponibles en los laboratorios, funciona a temperatura ambiente y se basa en el comportamiento colectivo de los átomos, el mismo principio del condensado de Bose Einstein, sujeto del último premio Nobel de física.

Temperatura ambiente

En algunas propuestas anteriores hechas por otros científicos, comenta Cirac, se utilizaban sistemas microscópicos, de pocos átomos, difíciles de llevar a la práctica y que funcionaban a temperaturas muy bajas. Hacía falta, por ejemplo, aislar un sólo átomo en el espacio, hacerlo interaccionar con luz de láser y luego detectar la luz del láser con detectores muy precisos que funcionan a temperaturas próximas al cero absoluto.

'Nuestro diseño funcionaría a gran distancia con un montón de átomos, a temperatura ambiente y con detectores que ya se pueden adquirir porque se han desarrollado experimentalmente', explica Cirac. El método para transmitir los estados cuánticos a distancia se basa, como es habitual en este área, en conseguir el entrelazamiento de los átomos, un mecanismo cuántico que establece una relación entre las características de átomos distintos, y en conseguir mantener este entrelazamiento a lo largo de la red. El propio Cirac reconoce que el método utilizado, que permite el teletransporte o teleportación de estados cuánticos, es algo muy difícil de explicar, pero que presenta la originalidad de que se basa en los efectos colectivos en los átomos, cuando estos en ciertas situaciones deciden comportarse de cierta manera.

¿Y cómo sería una red de comunicación cuántica en el futuro? En principio, una red experimental no sería muy distinta, en lo que se refiere al canal físico, de las actuales de fibra óptica, ya que se utilizaría este tipo de canal fotónico, por el que se transmite luz.

El emisor sería una pequeña mesa con celdas de átomos de cesio, por ejemplo, que cederían la información al ser excitados por láser acoplado a la fibra óptica. Entre el emisor y el receptor (que sería un montaje similar) habría repetidores, también como en las actuales redes de fibra óptica, aunque basados en la mecánica cuántica. Estos repetidores son parte fundamental del esquema. Este modelo experimental tiene por delante un largo camino de ingenieria hasta convertirse en algo comercializable.