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Desayuno CEDE Ignacio Cirac, director del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica

Física cuántica, del gato de Schrödinger al ordenador del futuro

Actualidad Informática. . Rafael Barzanallana

Teletransporte de un estado cuántico a 25 km

Actualidad Informática. Teletransporte de un estado cuántico a 25 km. Rafael Barzanallana

Físicos de la Universidad de Ginebra  (Suiza) han logrado teletransportar el estado cuántico de un fotón a un cristal a más de 25 kilómetros de fibra óptica.

El experimento, llevado a cabo en el laboratorio del profesor Nicolas Gisin, pulveriza el récord anterior de seis kilómetros alcanzado hace diez años por el mismo equipo, UNIGE. El paso de la luz en la materia, utilizando el teletransporte de un fotón a un cristal, muestra que en la física cuántica la composición de una partícula no es importante, sino más bien su estado, ya que este puede existir y persistir fuera de diferencias tan extremas como aquellas que distinguen la luz de la materia. Los resultados obtenidos por Félix Bussières y sus colegas se presentan en la última edición de Nature Photonics.

Los últimos experimentos han permitido comprobar que el estado cuántico de un fotón se puede mantener mientras se transporta a un cristal,  sin contacto directo. Uno tiene que imaginar el cristal como un banco de memoria para almacenar la información del fotón; este último se transfiere a través de estas distancias utilizando el efecto de la teleportación.

Más de 25 kilómetros

El experimento no sólo representa un notable logro tecnológico sino también un avance espectacular en las posibilidades continuamente sorprendentes que ofrece la dimensión cuántica. Al tomar la distancia de 25 km de fibra óptica, los físicos de UNIGE han superado significativamente su propio récord de seis kilómetros, distancia alcanzada durante la primera teletransportación a larga distancia alcanzada por el profesor Gisin y su equipo en 2003.

Memoria Después de triangulación

Entonces, ¿qué es exactamente esta prueba de entrelazamiento cuántico y sus propiedades? Se tienen que imaginar dos fotones entrelazados, en otras palabras, dos fotones inextricablemente vinculados en el nivel inferior de sus estados conjuntos. Uno es propulsado a lo largo de una fibra óptica (25 km), pero no el otro, que se envía a un cristal. Es como un juego de billar, con un tercer fotón que golpea el primero que hace desaparecer a los dos. Los científicos miden esta colisión. Pero la información contenida en el tercer fotón no se destruye -por el contrario, encuentra su camino hacia el cristal que también contiene el segundo fotón entrelazado.

Por lo tanto, como Félix Bussières autor principal de esta publicación explica, se observa «que el estado cuántico de los dos elementos de luz, estos dos fotones entrelazados que son como dos hermanos siameses, es un canal que permite a la teletransportación de la luz en la materia» .

A partir de ahí, hay un pequeño paso para concluir que, en física cuántica, el estado tiene prioridad sobre el «vehículo» – en otras palabras, las propiedades cuánticas de un elemento trascienden a las propiedades físicas clásicas. Un paso que tal vez ahora uno puede tomar.

Fuente: Quantum teleportation from a telecom-wavelength photon to a solid-state quantum memory, Nature Photonics, DOI: 10.1038/nphoton.2014.215

Experimento para verificar si el universo es un holograma

Actualidad Informática. Experimento para verificar si universo es un holograma. Rafael Barzanallana

La búsqueda de las unidades fundamentales del espacio y el tiempo ha comenzado oficialmente. Físicos del Laboratorio del Acelerador Nacional Fermi, cerca de Chicago, Illinois (EE.UU.), anunciaron esta semana que el Holómetro, un dispositivo diseñado para probar si vivimos en un holograma gigante, ha empezado a tomar datos.

El experimento está probando la idea de que el universo está en realidad formada por pequeños «bits«, de una manera similar a cómo una foto del periódico se compone realmente de puntos. Estas unidades fundamentales de espacio y tiempo serían increíblemente pequeñas: un centenar de billones de billones de veces más pequeñas que un protón. Y al igual que el comportamiento cuántico conocido de la materia y la energía, estos bits de espacio-tiempo se comportarían más como ondas que como partículas.

«La teoría es que el espacio está hecho de ondas en lugar de puntos, todo está un poco desviado (jitter), y nunca se queda quietoafirma Craig Hogan de la Universidad de Chicago, quien ideó el experimento.

El Holómetro está diseñado para medir este jitter. El dispositivo sorprendentemente simple, es operado desde un cobertizo en un campo cerca de Chicago, y se compone de dos haces de láser de gran alcance que se dirigen a través de tubos de 40 metros de largo. Los láseres miden con precisión las posiciones de los espejos a lo largo de sus trayectorias en dos momentos.

Si el espacio-tiempo es suave y no muestra el comportamiento cuántico, los espejos deben permanecer completamente inmóviles. Pero si los dos rayos láser miden una pequeña diferencia idéntica, en la posición de los espejos en el tiempo, podría significar los espejos se se sacudían por las fluctuaciones en el tejido del espacio en sí.

Entonces, ¿qué de la idea de que el universo es un holograma? Esto se deriva de la idea de que la información no puede ser destruido, así que por ejemplo el horizonte de sucesos 2D de un agujero negro «registros» todo lo que cae en él. Si este es el caso, entonces el límite del universo también podría formar una representación 2D de todo lo contenido dentro del universo, como un holograma almacenar una imagen en 3D en 2D.

Hogan advierte que la idea de que el universo es un holograma es algo engañoso, ya que sugiere que nuestra experiencia es una especie de ilusión, una proyección como una pantalla de televisión. Si el holómetro encuentra una unidad fundamental de espacio, no significa que no existe nuestro mundo 3D. Más bien que va a cambiar la forma de entender su composición básica. Y hasta ahora, la máquina parece estar funcionando.

En una presentación realizada en Chicago el lunes en la Conferencia Internacional sobre Física de Partículas y Cosmología, Hogan dijo que los resultados iniciales muestran que el  Holómetro es capaz de medir las fluctuaciones cuánticas en el espacio-tiempo, si existen.

«Esta era una especie de momento increíble«, dice Hogan. «Es sólo ruido en este momento – que no sabemos si se trata de ruido de espacio-tiempo pero la máquina está funcionando para esa especificación.»

Hogan espera que con el Holómetro se reúnan datos suficientes para elaborar una respuesta a la pregunta cuántica dentro de un año. Si la fluctuación espacio-tiempo está ahí, Hogan dice que podría apoyar completamente nuevas explicaciones de por qué la expansión del universo se está acelerando, algo tradicionalmente atribuido al fenómeno poco entendido de la energía oscura.

Ann Nelson, físico de la Universidad de Washington en Seattle, dice que el Holómetro es un nuevo experimento para sondear el espacio en las escalas más pequeñas. Pero incluso si el experimento encuentra algo, las implicaciones más amplias para la física aún no se comprenden bien.

Dice, «significaría que todos nuestros supuestos estándar sobre el espacio-tiempo y las teorías locales eficaces están equivocados, al menos cuando la gravedad es importante».

Fuente: NewScientist

La física cuántica permite un revolucionario método de imagen

Actualidad Informática. La física cuántica permite un revolucionario método de imagen. Rafael Barzanallana

Investigadores del Institute for Quantum Optics and Quantum Information (IQOQI), Vienna Center for Quantum Science and Technology (VCQ), y la Universidad de Viena han desarrollado una nueva técnica de imagen fundamentada en la física cuántica con características sorprendentemente no intuitivas. Por primera vez, una imagen se ha obtenido sin la detección de la luz que se utiliza para iluminar el objeto fotografiado, mientras que la luz que revela la imagen nunca toca el objeto fotografiado.

En general, para obtener una imagen de un objeto uno tiene que iluminarlo con un haz de luz y es necesario el uso de una cámara para detectar la luz que se dispersa o se transmita a través de dicho objeto. El tipo de luz que se utiliza para iluminar el objeto depende de las propiedades que se deseen para la imagen. Por desgracia, en muchas situaciones prácticas el tipo ideal de la luz para la iluminación del objeto es uno para el que no existen cámaras.

El experimento publicado en Nature esta semana, por primera vez rompe esta limitación aparentemente evidente. El objeto (por ejemplo, el contorno de un gato) se ilumina con luz que permanece sin ser detectada. Además, la luz que forma una imagen del gato en la cámara nunca interactúa con él. Para realizar su experimento, los científicos utilizan los llamados pares «entrelazados» de fotones. Estos pares de fotones – que son como gemelos interrelacionados se crean cuando un láser interactúa con un cristal no lineal. En el experimento, el láser ilumina dos cristales separados, creando un par de fotones individuales (que consisten en un fotón de infrarrojo y un fotón «hermano» rojo). El objeto se coloca entre los dos cristales. La disposición es tal que si se crea un par de fotones en el primer cristal, sólo el fotón infrarrojo pasa a través del objeto de la imagen. Su ruta pasa entonces por el segundo cristal donde se combina completamente con cualquier fotón infrarrojo que se crearía allí.

Con este paso crucial,  en principio, no hay posibilidad de averiguar qué cristal crea realmente el par de fotones. Además, ya no hay ninguna información en el fotón de infrarrojo sobre el objeto. Sin embargo, debido a las correlaciones cuánticas de los pares entrelazados la información sobre el objeto está ahora contenida en los fotones rojos aunque nunca tocan el objeto. Reuniendo ambas trayectorias de los fotones rojos (del primero y segundo cristal) se crean patrones brillantes y oscuros, que forman la imagen exacta del objeto.

Sorprendentemente, todos los fotones infrarrojos (la única luz que ilumina el objeto) se descartan; la imagen se obtiene sólo por la detección de los fotones rojos que nunca interactuaron con el objeto. La cámara utilizada en el experimento es ciega a los fotones infrarrojos que han interactuado con el objeto. De hecho, cámaras infrarrojas de luz muy baja,  prácticamente no se encuentran en el mercado comercial. Los investigadores confían en que su nuevo concepto de imagen sea muy versátil y podría incluso permitir las imágenes en la importante región del infrarrojo medio. Se podría encontrar aplicaciones en las imágenes con poca luz, en campos tales como la proyección de imagen biológica o médica.

Fuente: Publication in Nature: Quantum imaging with undetected photons: Gabriela Barreto Lemos, Victoria Borish, Garrett D. Cole, Sven Ramelow, Radek Lapkiewicz, Anton Zeilinger. Nature, 2014. DOI: 10.1038/nature13586

IBM investigará en el desarrollo de computación cuántica y cerebros sintéticos

Actualidad Informática. IBM. Rafael Barzanallana

Nuevas investigaciones, así como nuevos proyectos e inversiones de IBM podrían llevar el futuro en dirección de lo que en muchas ocasiones parece tecnología de ciencia ficción como ordenadores que imitan el cerebro humano o la tan famosa computación cuántica.

IBM invertirá 3000 millones de dólares para investigación y desarrollo de estas tecnologías se concentran en dos grandes campos: desarrollo de componentes nanotecnológicos para los chips de silicio para grandes volúmenes de datos y sistemas de nubes, y la experimentación con microchips «post-silicio». Supratik Guha de IBM señala que los microprocesadores y la escalada en innovación en este sentido está llegando a su fin y que es importante ponerse en marcha para este nueva tecnología.

En cuanto a la otra gran área de inversión, IBM ha estado investigando la viabilidad de la tecnología de la construcción que puede imitar la cognición humana desde hace años. IBM ha estado en la búsqueda de un nuevo lenguaje de programación que se utilizará para el aprendizaje de las máquinas y sistemas de computación cognitiva como Watson, que podemos ver en el siguiente vídeo a prueba:

Entrelazamiento entre cubits de diamante

Actualidad Informática. . Rafael Barzanallana

Uno de los obstáculos al teletransporte se ha superado, con el movimiento fiable de información cuántica entre dos objetos separados por una distancia corta. El logro está aún muy lejos los movimientos habituales de la ciencia ficción, pero fortalece nuestra confianza en la teoría del entrelazamiento cuántico, uno de los aspectos más controvertidos de la física moderna. Además puede ayudar a acelerar el desarrollo de la computación cuántica.

Ciertas partículas subatómicas existen siempre en estados vinculados. Por ejemplo , dos electrones pueden tener espines opuestos. Esto está bien inicialmente, pero crea un famoso paradoja si una partícula es interferida de manera tal que su espín se cambia, según la teoría del entrelazamiento la otra partícula responderá al instante a los cambios producidos en su par, de modo que los dos siguen siendo opuestos.

Sin importar la distancia entre los dos, esto significa que la información de lo que ha sucedido a una partícula debe ser transmitida con velocidad infinita – más rápida que la velocidad de la luz. Einstein se burlaba de la idea como «acción fantasmal a distancia», y sugirió que nuestra comprensión de la mecánica cuántica debe ser errónea. Sin embargo, los físicos posteriores al éxito de la teoría cuántica han crecido más cómodos con la idea de que existe el entrelazamiento, aunque muchos sostienen que no puede ser utilizado para transmitir información.

En 1964 al físico John Stewart Bell se le ocurrió una idea para un experimento para probar si el entrelazamiento es real. En el momento de la idea no era práctico, pero con la publicación en la revista Science, un equipo de la Universidad Tecnológica de Delft, Países Bajos ha conseguido la realización de la prueba de Bell.

El equipo de Delft usó electrones atrapados en  diamantes a temperatura muy bajas, lo que el líder del equipo Ronald Hanson describe como «miniprisiones». Esto les permitió medir el espín de cada electrón de forma muy fiable. Alteraciones a este espín se reflejaron en el espín de un electrón entrelazado atrapado en una celda de diamante similar.

La pequeña distancia entre los dos diamantes hace que sea difícil de demostrar que la transferencia de información se produce instantáneamente, en lugar de a la velocidad de la luz. En consecuencia, el siguiente paso será entrelazar electrones enjaulados y ampliar su separación en la ciudad o a todo el mundo. El entrelazamiento entre islas a más de 100 kilómetros ya se ha demostrado, pero sólo estadísticamente, en lugar de con el 100 % de éxito.

Además de asentarse finalmente una de los grades debates de la física del siglo 20, la teleportación cuántica fiable podría hacer posible canales seguros de comunicación, que también serían infinitamente rápidos.

Como de costumbre, el resultado no sale de la nada. Otros equipos también han sido capaces de teletransportar información cuántica, pero sólo en una minoría de casos. El año pasado el equipo de Hanson anunció que habían logrado el teletransporte cuántico mediante el atrapamiento de diamantes, pero sin la fiabilidad del 100 % del trabajo más reciente.

Ordenadores cuánticos, los cubits

Fuente:  LIMONCELLO DIGITAL

Transiciones de fase a un nuevo universo cuántico

Actualidad Informática. Transiciones de fase a un nuevo universo cuántico. Rafael BarzanallanaEl descubrimiento de una nueva clase de transición cuántica abre el camino para un nuevo subcampo de la física de materiales y las tecnologías cuánticas.

Esta semana un artículo en Nature Physics informa de los resultados de las propiedades cuánticas de cristales ferroeléctricos, dirigido por Stephen Rowley, junto con Siddharth Saxena y Gilbert Lonzarich del Laboratorio Cavendish. Exploran un nuevo tipo de transición de fase cuántica en estos materiales aparentemente «inertes».

Las transiciones de fase cuánticas son sutilmente diferente de las familiares transiciones de fase clásicas de los cuales un ejemplo sería la congelación del agua o la fusión del hielo cuando su temperatura varía. En esa transición, se transforma la materia en un estado más o menos ordenado en función de si su temperatura se reduce o se incrementa. Sin embargo, si la temperatura se fija hipotéticamente en el cero absoluto y otro parámetro, tal como la presión se aplica para llevar a cabo una transición, se produciría sin ningún cambio en la entropía, es decir, sería una transición «de orden a orden». En las proximidades de una transición de fase con entropía cero, se encuentra a menudo la aparición de la superconductividad u otras formas de nuevo orden cuántico.

Los ferroeléctricos son materiales que comprenden dipolos eléctricos en las celdas de la unidad de la red cristalina. Debido a las interacciones entre ellos, estos dipolos se pueden alinear resultando campos eléctricos ordenados que impregnan el cristal. Mediante el uso de la presión, química, o sustitución isotópica, los ferroeléctricos se pueden modular en un régimen crítico cuántico donde existen fluctuaciones dipolares en un espacio de cuatro dimensiones eficaz y surgen debido a la criticidad de  vibraciones polares  cuantificados de la red. Esta física es muy diferente a la encontrada en otros sistemas críticos cuánticos que se centran en espín electrónico o grados de  libertad. Curiosamente el espectro de fluctuación que se encuentra en ferroeléctricos críticos cuánticos es el mismo que en los modos de partículas elementales que se propagan en tres dimensiones espaciales más una dimensión de tiempo.

Fuente: «Ferroelectric quantum criticality.» S. E. Rowley, et al. Nature Physics (2014) DOI: 10.1038/nphys2924 . Received 04 January 2013 Accepted 14 February 2014 Published online 30 March 2014

Entrevista a Gerhard Rempe sobre la fascinación y las perspectivas de la tecnología de la información cuántica

Actualidad Informática. Internet cuántica. Rafael Barzanallana

Gerhard Rempe, Director del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica en Garching, y sus colegas investigan los fundamentos de la tecnología de la información cuántica.

Los investigadores han aprendido a controlar átomos individuales  y fotones, o partículas de luz, y las interacciones entre los dos de una manera muy precisa. Atrapan átomos individuales en resonadores que están esencialmente compuestos por dos muy  buenos espejos. Al traer fotones para interactuar con un átomo en el resonador, almacenan información en el átomo en forma de bits individuales, se lee el bit de nuevo y se transfiere a otro átomo. Recientemente, incluso vincularon lógicamente un átomo con un fotón y así ejecutaron un paso fundamental en la computación cuántica.

Profesor Rempe, ¿cómo explicó su trabajo a sus hijos cuando eran jóvenes?

Gerhard Rempe: Fue muy difícil. Podía casi llegar al estado de superposición, donde una partícula cuántica puede existir en dos estados al mismo tiempo antes de que se midieron sus propiedades. Pero no llegué muy lejos con el entrelazamiento de dos partículas. Traté de demostrar el efecto con los dados.

¿Puede intentarlo de nuevo para nosotros?

Con un dado, los números en los lados opuestos siempre suman siete. El seis es opuesta al uno, por ejemplo. Así que si veo un número, yo sé de inmediato el otro. Existe una situación similar cuando mido las propiedades de las partículas entrelazadas. Lo más loco sobre el entrelazamiento es que el resultado de una medición depende también del tipo de medición – decimos que podemos girar la base. Tal vez es más fácil si usted se imagina que fuera a poner su cabeza a un lado para que  pueda ver simultáneamente algo de los números en los lados opuestos. Esto lleva a un nuevo, «número» girado, cuyo «homólogo» siempre gira automáticamente con él. Pero es posible que note que es muy difícil de explicar esto con analogías. La física cuántica no es ilustrativa, ya que nuestras ideas se caracterizan por la vida cotidiana y la física cuántica no se aplica aquí.

Probablemente uno tiene que aceptar que su trabajo excede el poder de la imaginación de muchas personas. Pero no es sólo el concepto de su investigación lo que es difícil de entender. Sus experimentos también parecen ser técnicamente inconcebibles. Después de todo, se trabaja con átomos individuales y fotones individuales.

Hoy en día, puedo decir que no es difícil, porque ahora podemos hacerlo. Pero empecé en esto hace 20 años. Y en retrospectiva, tiene razón: hemos tenido que recorrer un camino largo, pero emocionante hasta conseguir el control de las partículas individuales y muy diferentes, tales como átomos y fotones. Y también tenía que disponer de grandes cantidades de tecnologías. Cuando la investigación se desarrolla durante un tiempo tan largo es fantástico estar en la Sociedad Max Planck, porque aquí es posible llevar a cabo proyectos de investigación a largo plazo y saber que la financiación es segura.

La perseverancia, obviamente, dio sus frutos.

En las conferencias escuchamos comentarios apreciativos otra vez. Sin embargo, algunos estudiantes de doctorado que nos gustaría asumir tienen miedo de unirse a nosotros, porque nuestros experimentos son demasiado exigentes para ellos. Para otros, es precisamente este aspecto que es más atractivo, por supuesto.

¿Qué problemas tuvo que superar para poder controlar esas pequeñas partículas como los átomos y los fotones?

Cuidado: los átomos pueden ser extremadamente pequeños, pero nuestros fotones no lo son ciertamente. Se extienden sobre varios cientos de metros, pero se mueven muy rápido, por supuesto. Debido a que se extienden sobre un espacio tan grande, podemos optar por su frecuencia, es decir, su color, con extrema precisión.

Esta es otra característica de los objetos cuánticos que toma algún tiempo para acostumbrarse, el hecho de que no todas sus propiedades se pueden determinar con la mejor precisión posible. ¿Puede decirnos algo sobre otros desafíos en sus experimentos?

Una trampa mantiene nuestros átomos entre dos espejos que están muy cerca uno del otro. En un principio, los espejos estaban siempre en nuestro camino cuando queríamos llegar al átomo con rayos láser para enfriar o influir en su estado.

¿Cómo resolver este problema?

Hemos desarrollado técnicas de enfriamiento especiales para esto, por ejemplo. Existen algunos métodos de enfriamiento de átomos en el espacio libre. Esta fue una de las cosas por las que David Wineland recibió el Premio Nobel 2012 de Física, por ejemplo. Nosotros, en cambio, tenemos en cuenta las propiedades de radiación especiales del átomo en el resonador, que son diferentes a las de espacio libre. El átomo se ve entre los espejos tal vez un millón de veces. Aprovechamos esta para enfriar el átomo.

¿Por qué estás interesado en el sistema de un átomo en un resonador?

Hay dos razones para esto. Por un lado, soy realmente un físico de láser. He construido un láser como parte de mi tesis. ¿Y qué es un láser? Un medio entre dos espejos que se excita y que amplifica la luz. En algún momento me pregunté cuáles son los límites que estaban aquí. ¿Puedo construir un láser de un átomo entre dos espejos? En realidad, nadie ha tenido éxito en hacer esto hasta ahora. Un problema es que cuanto más reduzco el número de átomos entre los espejos, estos espejos tienen que ser mejores.

¿Y la segunda razón?

Si trabajo con un sistema tan simple que consta de sólo un átomo y un fotón con una frecuencia con una polarización y una longitud de onda, puedo investigar muchas cuestiones fundamentales. Se podría pensar que no pasa mucho en un sistema tan simple, pero en realidad hay mucho que hacer.

¿Y lo que realmente sucede?

Lo más importante es que la interacción entre la luz y la materia se convierte en no lineal. Si las interacciones fueron lineales, el átomo simplemente reaccionaría dos veces tan intensamente con el doble de la intensidad de la luz, por ejemplo. Pero este no es el caso para un átomo individual. Si ofrezco al átomo un fotón, que es absorbida por el átomo. El átomo hace la transición desde el estado fundamental a un estado excitado. Si el segundo fotón llega ahora, el átomo ya no puede absorberlo, puesto que ya está excitado. Sólo se puede emitir. Así que lo que originalmente era un absorbedor se ha convertido en un emisor. Por lo tanto, un único fotón puede girar completamente alrededor de las propiedades de radiación de un medio que consta de un solo átomo. Esto no es posible con un medio que consta de muchos átomos, por supuesto. Desde este punto de vista, una reducción de las partículas individuales no es una limitación, sino una oportunidad. Debido a que un átomo y un fotón se comunican mucho más intensamente entre sí.

¿Qué papel juega el resonador en este proceso?

Sin el resonador que sería imposible para mí golpear al átomo correctamente. El átomo es mucho más pequeño que un haz de luz, incluso si enfoco a un nivel óptimo. Esto hace que sea muy poco probable que el fotón se reúna con el átomo y que los dos iniciaran un diálogo intenso. El fotón se refleja una y otra vez entre los espejos, de modo que la probabilidad de que el fotón interactúe con el átomo se incrementa considerablemente.

Los obstáculos experimentales en su investigación son obviamente difícil de superar. ¿Cuál es su objetivo a largo plazo?

El camino que tomamos no siempre correr en línea recta, a veces miramos a la izquierda y la derecha. Es como estar en las montañas, donde a veces es también posible la deriva en todo el paisaje hermoso distanciándose de la ruta real.

¿Y el ordenador cuántico es el pico?

La gente siempre mencionan la computadora cuántica, no sé por qué. Es sólo una de las posibilidades que la tecnología de la información cuántica nos proporciona. Todavía no tenemos ni idea de si y cuándo habrá uno.

Entonces, ¿cuál es su objetivo alternativa?

No queremos calcular, sino comunicamos. Mi objetivo es a largo plazo es una internet cuántica que tenga una alta capacidad, se extienda por grandes distancias y no sea susceptible a la escucha, de modo que la NSA ya no pueda escuchar, por ejemplo.

Ellos están probablemente muy interesados ??en la computación cuántica … 

Debido a que un ordenador cuántico puede romper rápidamente cifrados clásicos. Pero no se puede hacer esto con la criptografía cuántica sin que alguien se diera cuenta de lo que están haciendo. Es incluso posible comprar la criptografía cuántica en la actualidad, pero funciona sólo en unos pocos kilómetros y sólo entre dos partes. Nuestro sistema híbrido usando un fotón y un átomo en un resonador hace que sea posible la transmisión de información cuántica segura a través de grandes distancias y también para la comunicación entre varias partes.

¿De qué manera es su sistema especialmente adecuado para esto?

Por un lado, necesito fotones. Ellos son los únicos posibles portadores de información a través de grandes distancias, porque no puedo empacar realmente mi átomo en una maleta y llevarlo del punto A al B. Los fotones son buenos para la transferencia, pero lamentablemente siempre se pierden. Por lo tanto necesito  amplificar la información si quiero enviarla a lo largo de grandes distancias. Pero no puedo ampliar la información cuántica como la información clásica. Es por eso que necesito un repetidor cuántico …

Un amplificador que mantiene el carácter cuántico de la información.

Exactamente, y para esto entonces necesito un dispositivo de almacenamiento cuántico, y nuestros átomos representan la mejor forma posible de lograrlo. Estos dispositivos de almacenamiento cuántico serían importantes no sólo para el repetidor cuántico, sino también para otras muchas  aplicaciones.

¿Cuál es su pensamiento en la actualidad, por ejemplo?

Tal dispositivo de almacenamiento es muy importante si quiero establecer una conexión entre tres o más partes en donde la sincronización es crucial. Si yo sólo quiero transmitir información de A a B, todo funciona de forma secuencial. Pero si un tercero está involucrado, lo que necesita es saber cuando se debe transmitir su información. Hasta entonces tiene que aferrarse a la información, y para ello se necesita un dispositivo de almacenamiento . Estas conexiones entre varios socios son comunes en internet. Así que la palabra clave es la escalabilidad.

La posibilidad de combinar muchos sistemas que trabajan en una pequeña escala a un sistema más grande.

Precisamente! Un sistema es escalable si las dificultades técnicas para la expansión aumentan sólo linealmente, mientras que las posibilidades aumentan exponencialmente. El potencial de los sistemas entrelazados para la computación cuántica, por ejemplo, sólo puede ser agotado completamente en sistemas más grandes. Algunas propuestas para un ordenador cuántico no son escalables, sin embargo.

¿Puede dar un ejemplo de esto?

Al organizar los iones en una cadena, que ya ha producido puertas lógicas cuánticas, en otras palabras,  operaciones lógicas. Esto ha sido posible con hasta 14 iones hasta ahora. Pero si me dirijo a un ion en un extremo de la cadena, tengo que transportar la información de este a través de toda la cadena con el fin de enviarlo al otro extremo.

Cuanto más larga sea la cadena, más fácil es que la información se pierda.

Eso es correcto. Tal vez sea posible añadir un átomo más, al igual que siempre se puede incluir otro pañuelo en una maleta. Pero en algún momento, eso es todo. Este sistema, por lo tanto no es escalable. Nuestro sistema es escalable en contraste.

Por tanto, es teóricamente posible combinarlo con sí mismo tantas veces como lo desee. ¿Podemos ya prever cuándo vamos a tener una internet cuántica que no pueda ser interceptada?

Eso es difícil. La historia del mundo no sigue una línea recta. Si hay una sorpresa de mañana, todos podemos estar haciendo algo diferente el día después de mañana. Esto no es un desastre, porque en la investigación básica sobre todo estamos buscando las sorpresas – que en realidad sería aburrida sin ellas. Así que mi conclusión es: vamos a esperar y ver!

Fuente: Peter Hergersberg. Interview with Gerhard Rempe about the fascination of and prospects for quantum information technology Read more at: http://phys.org/news/2014-04-gerhard-rempe-fascination-prospects-quantum.html#jCp. http://phys.org/news/2014-04-gerhard-rempe-fascination-prospects-quantum.html (accessed 2014/04/17).

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