Así es la carrera cara un nuevo internet basada en física cuántica | Tecnología

En mayo de dos mil veintitres, Benjamin Lanyon, maestro de la Universidad de Innsbruck (Austria), dio un paso de gigante cara la creación de un nuevo género de internet: trasfirió información por medio de una fibra óptica de cincuenta quilómetros usando los principios de la física cuántica.

En física cuántica, la información no se organiza en unidades de datos —dígitos binarios— guardados y tratados por ordenadores, como ocurre con la presente red informática mundial. La física cuántica estudia las propiedades e interactúes de moléculas, átomos y partículas aún más pequeñas, como electrones y fotones.

Los bits cuánticos, o cúbits, abren la puerta a la posibilidad de trasmitir la información de forma más segura, puesto que las partículas cambian de estado por el simple hecho de observarlas y medirlas. Esto quiere decir que siempre y en toda circunstancia se advertiría cualquier acto de espionaje. Lanyon asevera que su trabajo hace que internet cuántico sea viable a nivel metropolitano, tras lo que se abordaría su uso en distancias interurbanas más largas. “Podemos concebirlo a escala de gran ciudad”, apunta.

Este gran avance es fruto de un proyecto de investigación financiado con fondos de la Unión Europea cuyo objetivo es aproximar internet cuántico. Este proyecto, denominado Alianza de Internet Cuántico (QIA, por sus iniciales en inglés), reúne a institutos de investigación y empresas de toda Europa. La iniciativa va a recibir fondos de la Unión Europea de veinticuatro millones de euros durante un periodo de 3 años y medio que concluirá en el mes de marzo de dos mil veintiseis.

“No se trata de sustituir al internet clásico, sino de que trabajen juntos”, explica la alemana Stephanie Wehner, organizadora de QIA y maestra de Información cuántica en la Universidad de Tecnología de Delft (Países Bajos). “No vamos a sustituir Netflix”, agrega. El entrelazamiento es un término básico de la física cuántica. Si dos partículas están entrelazadas, con independencia de la distancia espacial que exista entre ellas, tendrán propiedades similares; por servirnos de un ejemplo, las dos van a tener exactamente la misma medida de “espín”, una versión cuántica de la dirección en la que viran las partículas.

El estado de espín de las partículas no se define hasta el momento en que estas se observan. Hasta entonces, se encuentran en múltiples estados, un fenómeno llamado “superposición”. Es al observarlas cuando se conoce el estado de las dos partículas.

Infinitas posibilidades

Este término resulta útil en el campo de la seguridad de las comunicaciones. Cualquiera que tratara de piratear una transmisión cuántica dejaría una huella evidente, ya que provocaría un cambio en el estado de una partícula observada.

“Podemos utilizar las propiedades del entrelazamiento cuántico para lograr un medio de comunicación seguro cuya seguridad sea demostrable, aunque el pirata posea a su vez un ordenador cuántico”, apunta Wehner. El nivel de seguridad en las comunicaciones que brindaría una red de internet cuántica abriría un muy, muy amplio abanico de aplicaciones que van mucho alén de lo que deja internet tradicional.

En medicina, por servirnos de un ejemplo, la física del entrelazamiento deja un nivel de sincronización de relojes que puede progresar la telecirugía. “Si queremos realizar una operación quirúrgica en un nodo remoto, este debe estar perfectamente sincronizado para evitar cometer errores”, apunta Wehner.

La astronomía asimismo podría beneficiarse de este avance. Los telescopios que efectúan observaciones a gran distancia podrían “servirse del internet cuántico para generar entrelazamientos entre los sensores y obtener una imagen mucho mejor del cielo”, agrega Wehner.

Otro ejemplo son los cajeros. En la actualidad, si un cajero se avería mientras que un usuario saca dinero, la máquina podría aceptar que no se ha entregado ese efectivo, al paso que otro dispensador podría registrar que sí se ha retirado. Con un internet cuántico desaparecería esta discrepancia. Muchas de las aplicaciones del internet cuántico seguramente no van a poder conocerse hasta el momento en que se cree la tecnología. “Ofrece toda una serie de nuevas posibilidades para realizar mediciones precisas del espacio y el tiempo, así como para estudiar el funcionamiento del mundo y el universo”, comenta Lanyon.

Pruebas a distancia

Lo complicado ahora es ir ampliando internet cuántico para usar muchas partículas a grandes distancias. Lanyon y su equipo han probado además de esto que la comunicación no ya entre partículas individuales sino más bien entre trenes de partículas —en este caso, partículas de luz llamadas fotones— acelera el entrelazamiento entre nodos cuánticos.

Aunque podría existir un internet cuántico para aplicaciones especializadas ya en dos mil veintinueve, los especialistas se muestran cautelosos en el momento de augurar en qué momento podría estar libre una versión completa para una extensa gama de usos. “Se trata de una cuestión muy complicada”, afirma Wehner. Mientras QIA plantea los componentes y sistemas del internet cuántico, Europa trabaja para desarrollar los propios ordenadores cuánticos.

En junio de dos mil veintitres, una asociación público-privada de la UE llamada Empresa Común de Informática de Alto Rendimiento Europea anunció que seis países europeos tendrían ordenadores cuánticos: Alemania, Chequia, España, Francia, Italia y Polonia. El objetivo es asegurar que Europa se halla a la cabeza de la revolución de las tecnologías cuánticas. Los ordenadores cuánticos van a tener una capacidad de cálculo sin precedentes con múltiples aplicaciones, como la posibilidad de descifrar los algoritmos criptográficos en los que se fundamenta la seguridad de la mayor parte de los intercambios en internet actual.

Un campo muy estudiado

Se prevé que la mitad de los sistemas criptográficos más empleados pueda descifrarse antes que finalice la década y Europa no es, ni de lejos, la única parte interesada. China y Estados Unidos han conseguido sus avances en materia de computación cuántica e internet cuántico en los últimos tiempos.

Volviendo a la infraestructura, Europa ha tomado otro camino. Está desarrollando una infraestructura espacial y terrestre integrada para las comunicaciones seguras, un componente clave del internet cuántico. “Me enorgullece poder decir que somos punteros en muchos campos”, coments Wehner. Aunque resta mucho por hacer en todos y cada uno de los países interesados, los posibles beneficios dejan alardear nuevos avances e innovaciones en un corto plazo.

“Se están desarrollando nuevas aplicaciones de redes cuánticas a un ritmo bastante acelerado”, explicó Lanyon.

(La versión inglesa de este artículo se actualizó el doce de octubre de dos mil veintitres para corregir una palabra en la cita de Stephanie Wehner que aparece en el parágrafo decimotercero. La palabra adecuada es provably [demostrable] en vez de probably [probable])

La investigación descrita en el artículo ha sido financiada con fondos de la UE. Artículo publicado originalmente en Horizon, la Revista de Investigación e Innovación de la Unión Europea.