Revolución en fotónica cuántica: ¡Nuevo filtro protege el entrelazamiento!

Revolución en fotónica cuántica: ¡Nuevo filtro protege el entrelazamiento!

Un equipo de investigación internacional formado por científicos de las universidades de Rostock, el sur de California, la Florida central, el estado de Pensilvania y Saint Louis ha logrado avances revolucionarios en la fotónica cuántica. El descubrimiento se publicó el 28 de marzo de 2025 en la revista Science y ofrece un nuevo enfoque para proteger el entrelazamiento óptico. Este trabajo tiene el potencial de avanzar significativamente en el desarrollo de tecnologías cuánticas avanzadas, lo cual es de gran importancia dados los Años Internacionales de la Ciencia y Tecnología Cuánticas proclamados por las Naciones Unidas [uni-rostock.de] informa que...

La mecánica cuántica está revolucionando nuestra comprensión de la naturaleza en las escalas más pequeñas y es la base de las tecnologías modernas, incluidas las computadoras cuánticas, que pueden calcular más rápido que las computadoras clásicas. El entrelazamiento es fundamental porque no sólo es esencial para los cálculos, sino que también permite la transmisión segura de claves criptográficas y aumenta la sensibilidad de los sensores. Sin embargo, este entrelazamiento es fugaz y puede perderse fácilmente debido a la decoherencia, como el ruido térmico.

Nuevo filtro de enredo

El equipo de investigación, dirigido por el profesor Alexander Szameit, ha superado los desafíos que supone preservar el entrelazamiento en circuitos fotónicos. Su método utiliza los llamados "cables de luz", que permiten que los fotones "salten" entre canales adyacentes. Esta técnica utiliza un ajuste específico del acoplamiento de acuerdo con la simetría del tiempo antiparidad para eliminar los componentes no enredados del sistema. El filtro de entrelazamiento recientemente desarrollado logra una precisión casi ideal para excitaciones de uno y dos fotones y es resistente a la decoherencia.

Además, se destacó que estos hallazgos son de gran importancia no sólo para la investigación académica, sino también para las aplicaciones prácticas en comunicación cuántica. La comunicación cuántica permite el intercambio de claves a prueba de escuchas para codificar información relevante para la seguridad, basándose en principios físicos como el entrelazamiento cuántico y el principio de superposición. A diferencia de los métodos de criptografía algorítmica, este sistema podría utilizarse en redes de alta seguridad [fraunhofer.de] informa que...

Avances tecnológicos en comunicación cuántica

Los Institutos Fraunhofer trabajan en el desarrollo de sistemas de comunicación cuántica y tecnologías de enlace óptico en el marco de la iniciativa QuNET. El objetivo es crear la base para conexiones seguras entre diferentes bandas de longitud de onda y medios de transmisión. Los componentes básicos de estos sistemas incluyen telescopios reflectores ópticos de precisión, fuentes de pares de fotones entrelazados por polarización y sistemas de detección de alta resolución. Estos componentes no sólo permiten la transmisión de estados cuánticos codificados por polarización, sino que también garantizan tipos de cambio clave elevados.

La seguridad se basa en el probado protocolo BBM92 para fotones entrelazados por polarización, que promete seguridad absoluta en la comunicación. La criptografía cuántica, anclada en el protocolo BB84, permite transmitir información con un alto nivel de seguridad resistente a futuras computadoras cuánticas [das-wissen.de] informa que...

Además, se destaca la necesidad de repetidores cuánticos para ampliar las distancias de transmisión, ya que la información cuántica se degrada a largas distancias. Estos desafíos y limitaciones técnicos resaltan la naturaleza dinámica del área de investigación y la necesidad de una mayor inversión en investigación fundamental y el desarrollo de protocolos de cifrado cuántico estandarizados.

En general, investigaciones recientes muestran un gran potencial para la comunicación cuántica, no sólo en términos de seguridad inquebrantable y alcance global, sino también en términos de transmisión de información más rápida en la era digital.