El entralazamiento cuántico, al que Einstein llamó «una acción fantasmal a distancia», podría ser el modo perfecto para comunicar datos, si es que se consiguen superar los impedimentos técnicos.

El método implica enlazar las propiedades cuánticas de dos objetos de tal modo que el cambio sobre uno se refleje instantáneamente en el del otro – ofreciendo un método completamente novedoso de transmitir información desde rincones opuestos del planeta.

El entrelazamiento ya ha sido explotado como método seguro de intercambio de frases en las comunicaciones secretas, pero solo sobre distancias de menos de 200 kilómetros. Esta limitación viene dada por la poca habilidad que tienen las memorias de ordenadores cuánticos basadas en gas para almacenar información durante más de un fracción de segundo.

Ahora, el hallazgo de un método para almacenar información en memorias cuánticas durante períodos más largos, abre la posibilidad de las comunicaciones entrelazadas en distancias de hasta 1000 kilómetros.

Memoria corta

A pesar de que las memorias DRAM de los ordenadores normales – que almacenan la información en forma de 0 y 1 – son también de vida corta, estas reescriben los datos en períodos que van de los 9 a los 70 nanosegundos, para mantener los datos «refrescados».

Pero la información cuántica, almacenada en bits cuánticos llamados qubits, no puede refrescarse. Las leyes de la mecánica cuántica implican que la lectura del estado de un qubit cambia su estado. Esto significa que no se puede recrear el fragmento de información previo, simplemente porque no sabemos cual era.

Para un qubit resulta complicado almacenar memoria, incluso aunque sea solo por una fracción de segunda, comenta Stewart Jenkins en el Instituto Tecnológico de Georgia .

Esto limita la distancia sobre la cual puede emplearse el entrelazamiento porque para ampliarla, tendríamos que ser capaces de copiar el estado de un qubit sobre otro qubit distante. El mensaje viaja a lomos de fotones, que aunque viajan a la velocidad de la luz, necesitan algo de tiempo para llegar.

Si para cuando los fotones alcanzan su destino, el primer qubit ha olvidado el estado cuántico transmitido, el entrelazamiento no puede darse. El primer qubit debe ser capaz de mantener su memoria el tiempo necesario para que el segundo se acople.

Campo magnético

Jenkins y sus colegas han logrado ahora crear memorias cuánticas que duran 7.2 microsegundos – una duración superior en más de dos órdenes de magnitud a las reportadas con anterioridad – lo cual es suficiente para transmitir cuánticamente en distancias de hasta 1000 kilómetros.

A pesar de que hay qubits, creados de otra forma, que pueden mantener su memoria por más tiempo, estos se resisten a transferir la información a los fotones mensajeros.

Lo qubits del equipo de investigadores se almacenan en átomos de gas, codificados en una propiedad magnética conocida como «spin». La clave para alargar la atención y duración de los qubits de gas está en protegerlos de los campos magnéticos que pueden distorsionar su spin y disolver el estado almacenado.

El equipo de Jenkins ha conseguido protegerlos codificando la información del spin en unos niveles de energía en particular dentro de los átomos, que son relativamente inmunes a las distorsiones magnéticas.

Sin embargo, aún quedan «varios obstáculos técnicos a superar» antes de que sea posible lograr la comunicación cuántica en distancias superiores a los 1.000 kilómetros, comenta Jenkins.

Rival sólido

John Morton, investigador en información cuántica de la Universidad de Oxford en el Reino Unido está de acuerdo. En la actualidad, los qubits de Jenkins no transfieren datos bien entre átomos y fotones, señala,

«La eficiencia es aún del orden del 10%, lo cual afecta a la calidad del entrelazamiento cuántico», opina Morton.

Aunque eso sigue siendo mejor que lo que se consigue con sistemas de estado-sólido como en los que él trabaja, Morton cree que esta tecnología finalmente lo conseguirá. «Las cosas son más difíciles cuando se trabaja con estados sólidos, pero las empresas de tecnología se interesan mucho más cuando pueden imaginar esta tecnología en estado sólido en vez de gas», sostiene Morton.

Por ejemplo, trabajos recientes muestran que los defectos en el interior de los diamantes pueden ayudar a transferir datos a los fotones, comenta. (Nature, DOI: 10.1038/455606a).

Referencia en prensa especializada: Nature Physics (DOI: 10.1038/NPHYS1152)

Fuente noticia: New Scientist (Autor: Colin Barras)