Por primera vez en la historia, un equipo de científicos chinos ha conseguido transmitir pares de partículas de luz vinculadas por la propiedad cuántica del entrelazamiento entre un satélite y la Tierra.

Este logro otorga a China una clara ventaja en el uso de la tecnología cuántica, que en el futuro puede servir para construir una red de comunicaciones globales imposibles de ser hackeadas.

El entrelazamiento cuántico es una forma de vincular partículas, en este caso fotones (partículas de luz), que permite el envío de información de manera segura, ya que es imposible interceptar uno de ellos sin que el ataque altere el otro fotón, una tecnología que sirve para garantizar la comunicación secreta de gobiernos, ejércitos, empresas o ciudadanos.

De acuerdo con los resultados publicados por la revista Science, el equipo chino fue capaz de enviar pares de fotones entrelazados desde el satélite de telecomunicaciones cuántico Micius a dos ciudades chinas separadas entre sí por mil 203 kilómetros. Al llegar a estos puntos se confirmó que los pares seguían entrelazados y que no habían perdido información por el camino.

«Es un primer paso, un paso importante hacia la creación de una red cuántica global», aseguró el líder del grupo de trabajo de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hefei, Jian-Wei Pan.

«Todos los métodos anteriores se limitan a unos 100 kilómetros, por lo que solo pueden funcionar dentro de una ciudad. Si (con estas pruebas) una futura red cuántica puede ser establecida, la seguridad está garantizada por las leyes de la física, que son incondicionalmente seguras. Será beneficioso para todos los seres humanos», agregó.

Esta tecnología de satélites abre un prometedor camino tanto para las comunicaciones cuánticas prácticas como para experimentos fundamentales sobre óptica cuántica a distancias hasta ahora inaccesibles en tierra, indicó el experto de la Academia de Ciencias de China a la agencia Xinhua.

El logro se obtuvo gracias al primer satélite cuántico del mundo, el Experimentos Cuánticos a Escala Espacial (Quess, por sus siglas en inglés), también conocido como Micius, lanzado por China el 16 de agosto de 2016.

El experimento se realizó con dos enlaces descendentes de satélite a tierra de una longitud total que varió entre los mil 600 y los dos mil 400 kilómetros. La eficiencia del enlace obtenido es muchas veces superior a la de la transmisión bidireccional directa de los dos fotones a través de fibra de telecomunicaciones, detalló Pan, que también es director científico de Quess.

Los científicos descubrieron que cuando dos partículas entrelazadas se separan, una puede afectar inmediatamente de algún modo el comportamiento de la otra, por alejada que esté.

Los físicos cuánticos tienen un interés fundamental en distribuir partículas entrelazadas a lo largo de distancias cada vez mayores y estudiar el comportamiento del entrelazamiento en condiciones extremas.

Anteriormente, solo se había conseguido una distribución entrelazada a distancias de hasta 100 kilómetros por las pérdidas de fotones en la fibra óptica o el espacio terrestre libre.

Una forma de mejorar la distribución dependería de un protocolo de repetidores cuánticos, cuya utilidad práctica está limitada, no obstante, por las dificultades de almacenamiento y lectura eficaz de los cuantos, explicó Pan.

Otra alternativa sería emplear tecnologías de satélite y espaciales, pues los satélites pueden cubrir adecuadamente dos puntos lejanos de la Tierra. La principal ventaja de esta opción es que la mayor parte de la trayectoria de transmisión de los fotones atraviesa el vacío, con una absorción y decoherencia casi nulas, añadió el científico.

Tras realizar estudios de viabilidad, los científicos chinos desarrollaron y lanzaron el QUESS para una misión de distribución entrelazada.

Tres estaciones de tierra cooperan con Quess: el observatorio de Delingha en Qinghai, el de Nanshan en Xinjiang y el de Gaomeigu en Yunnan.

Una de las pruebas consistió en enviar un fotón de un par entrelazado a Delingha y el otro a Gaomeigu. La distancia entre ambas estaciones es de mil 203 kilómetros. Entre la estación orbital de satélite y las de tierra la distancia oscila entre los 500 y los dos mil kilómetros, explicó Pan.

Dado que los fotones entrelazados no se pueden ampliar como las señales clásicas, es preciso desarrollar nuevos métodos para reducir el debilitamiento del enlace en la distribución entrelazada satélite-tierra.

Para optimizar la eficiencia del enlace, los científicos chinos combinaron una divergencia de rayo estrecho con una técnica de localización, señalamiento y rastreo de elevada banda ancha y precisión.

Tras desarrollar una fuente de entrelazamiento de dos fotones ultrabrillantes en el espacio y aplicar la tecnología mencionada, el equipo logró establecer el entrelazamiento entre dos fotones separados por mil 203 kilómetros.

La eficiencia de enlace efectivo del método satelital es 12 y 17 veces superior a la del sistema previo, que consistía en la transmisión directa de la misma fuente de pares de fotones usando, respectivamente, las fibras de telecomunicaciones de mayor rendimiento y mayor presencia en el mercado, relató Pan.

El científico añadió que los fotones entrelazados distribuidos están listos para la distribución de claves de cuantos a través del entrelazamiento, que hasta la fecha es la única forma de crear claves seguras entre dos puntos lejanos de la tierra sin depender de un repetidor de confianza.

Fuente: Agencias