En la Universidad de Purdue han abordado un problema que impide el desarrollo de redes cuánticas que lo suficientemente grandes como para admitir de manera confiable a más de un puñado de usuarios.

El método, demostrado en un artículo publicado en Optica, podría ayudar a sentar las bases para cuando una gran cantidad de computadoras cuánticas, sensores cuánticos y otras tecnologías cuánticas estén listas para conectarse y comunicarse entre sí.

El equipo implementó un interruptor programable para ajustar la cantidad de datos que llegan a cada usuario seleccionando y redirigiendo las longitudes de onda de la luz que transportan los diferentes canales de datos, lo que permite aumentar el número de usuarios sin aumentar la pérdida de fotones a medida que la red se hace más grande.

Si se pierden fotones, se pierde información cuántica, un problema que suele ocurrir cuanto más lejos tienen que viajar los fotones a través de las redes de fibra óptica.

«Mostramos una manera de hacer el enrutamiento de longitud de onda con una sola pieza de equipo, un conmutador de longitud de onda selectiva, para, en principio, construir una red de 12 a 20 usuarios, tal vez incluso más», dijo Andrew Weiner, profesor de Ingeniería Eléctrica e Informática.

«Los enfoques anteriores han requerido el intercambio físico de docenas de filtros ópticos fijos sintonizados en longitudes de onda individuales, lo que hizo que la capacidad de ajustar las conexiones entre los usuarios no fuera prácticamente viable y que la pérdida de fotones fuera más probable».

En lugar de tener que agregar estos filtros cada vez que un nuevo usuario se une a la red, los ingenieros podrían simplemente programar el interruptor selectivo de longitud de onda para dirigir las longitudes de onda de transporte de datos a cada nuevo usuario, lo que reduce los costos operativos y de mantenimiento y crea una Internet cuántica más eficiente.

El conmutador selectivo de longitud de onda también se puede programar para ajustar el ancho de banda de acuerdo con las necesidades del usuario, lo que no ha sido posible con filtros ópticos fijos. Algunos usuarios pueden estar usando aplicaciones que requieren más ancho de banda que otros, de manera similar a cómo mirar programas a través de un servicio de transmisión basado en la web usa más ancho de banda que enviar un correo electrónico.

Para una Internet cuántica, formar conexiones entre usuarios y ajustar el ancho de banda significa distribuir el entrelazamiento, la capacidad de los fotones para mantener una relación mecánica cuántica fija entre sí, sin importar lo lejos que estén para conectar a los usuarios en una red. El entrelazamiento juega un papel clave en la computación cuántica y el procesamiento de información cuántica.

«Cuando la gente habla de una Internet cuántica, es esta idea de generar entrelazamientos de forma remota entre dos estaciones diferentes, como entre computadoras cuánticas», dijo Navin Lingaraju, estudiante de ingeniería eléctrica e informática. «Nuestro método cambia la velocidad a la que los fotones entrelazados se comparten entre diferentes usuarios. Estos fotones entrelazados podrían usarse como un recurso para entrelazar computadoras cuánticas o sensores cuánticos en las dos estaciones diferentes».

Los investigadores de Purdue realizaron el estudio en colaboración con Joseph Lukens, científico investigador del Laboratorio Nacional de Oak Ridge. El conmutador selectivo de longitud de onda que implementó el equipo se basa en una tecnología similar utilizada para ajustar el ancho de banda para la comunicación clásica actual.

El conmutador también es capaz de usar una «cuadrícula flexible», como las que usan ahora las comunicaciones clásicas por ondas de luz, para dividir el ancho de banda entre los usuarios en una variedad de longitudes de onda y ubicaciones en lugar de estar restringido a una serie de longitudes de onda fijas, cada una de las cuales tendría un valor fijo de ancho de banda o capacidad de transporte de información en ubicaciones fijas.

«Por primera vez, estamos tratando de tomar algo inspirado en estos conceptos de comunicaciones clásicos utilizando equipos comparables para señalar las ventajas potenciales que tiene para las redes cuánticas», dijo Weiner.

El equipo está trabajando en la construcción de redes más grandes utilizando el conmutador selectivo de longitud de onda.

Fuente: europapress.es