Los austriacos demuestran el funcionamiento de un repetidor cuántico

Físicos de la Universidad de Innsbruck (Austria) han logrado construir las piezas principales de un repetidor cuántico, es decir, un nodo de una red plenamente funcional que permite el entrelazamiento con un fotón a la frecuencia estándar de las redes de telecomunicaciones. La solución se basaba en la conceptualización de físicos teóricos de la universidad propuesta hace un cuarto de siglo sobre cómo transmitir información cuántica a larga distancia mediante un repetidor de este tipo.

Basándose en este nodo repetidor, una nueva generación de investigadores ha demostrado la transferencia de información cuántica a través de una fibra óptica de 50 kilómetros de longitud, situando el repetidor cuántico exactamente en medio del trayecto. Los científicos también pudieron identificar posibles avances en el diseño para permitir la transmisión a más de 800 kilómetros.

Según explican, las redes cuánticas conectan entre sí procesadores o sensores cuánticos. El intercambio de información cuántica entre los nodos de la red se realiza mediante fotones que viajan a través de ondas ópticas. A grandes distancias, la probabilidad de que se pierdan fotones es muy alta. Como la información cuántica no puede copiarse o amplificarse sin más, los investigadores Hans Briegel, Wolfgang Dür, Ignacio Cirac y Peter Zoller propusieron hace 25 años un proyecto de repetidor cuántico.

Grandes empresas como Amazon ya han manifestado su interés por los repetidores cuánticos. “Ya podemos lograr algo a escalas relativamente pequeñas, pero para tener realmente un alcance global hay que desarrollar algunas cosas. Una es el concepto de repetidor cuántico, que esencialmente hace lo que un amplificador óptico hace para las [redes] clásicas”, señala a The Register Antia Lamas-Linares, responsable del Centro de Redes Cuánticas de AWS.

Los resultados de la investigación de los investigadores austriacos se han publicado en Physical Review Letters. El equipo de científicos forma parte de la Quantum Internet Alliance, cuya misión es establecer una Internet cuántica global hecha en Europa, con el desarrollo de un prototipo con una pila completa y la validación de todos los subsistemas principales.

Escenario del mercado potencial de repetidores cuánticos

La empresa IQT Research ha realizado un análisis sobre cuál será el valor del mercado de repetidores cuánticos y quiénes serán los vendedores clave a nivel comercial. En los años 80 y 90, los amplificadores convirtieron las redes ópticas en una plataforma de comunicaciones de alta velocidad, e IQT Reserach cree que ocurrirá algo parecido cuando los repetidores cuánticos lleguen al mercado de forma generalizada.

Es importante señalar que ninguna empresa ha desarrollado aún un repetidor cuántico para su distribución comercial, aunque un grupo de proveedores están implicados en la tecnología, según IQT Research, como Cisco, ID Quantique, Juniper, Raytheon BBN, Qunnect, Aliro, NTT, NEC, Q-Bird, Toshiba y LQUOM.

Como muchos diseños de repetidores cuánticos utilizan memoria cuántica, se han ensayado varios enfoques de memoria, como impurezas en estado sólido, puntos cuánticos, iones atrapados, átomos neutros, matrices atómicas frías, según IQT Research. Otro enfoque para desarrollar repetidores cuánticos utiliza componentes totalmente ópticos, que pueden funcionar a temperatura ambiente pero sufren limitaciones de escala.

En los próximos años, IQT Research cree que dominará el mercado chino de repetidores cuánticos, mientras que el europeo quedará en un lejano segundo lugar. Las proyecciones también muestran que Estados Unidos se convertirá en el principal usuario de repetidores cuánticos en 2029, suponiendo que la colaboración entre el gobierno y la industria para crear redes cuánticas siga creciendo y se mantenga bien financiada.

Redes cuánticas a la vista

A finales de julio, la ciudad de Chattanooga (Tennessee) debería establecer la primera red cuántica comercial de Estados Unidos. Según Bloomberg, la red, valorada en 4,5 millones de dólares, está siendo desarrollada por la empresa Qubitekk  y será explotada por EPB, el proveedor de servicios públicos de la ciudad.

En 2010, Chattanooga ya se había convertido en la primera ciudad de EE.UU. en ofrecer un servicio de Internet por fibra óptica con una velocidad de un gigabit, lo que le valió el sobrenombre de Gig City. En agosto de 2022, el servicio pasó a ser de 25 gigabits por segundo, con un coste de 1.500 dólares al mes, según el artículo.

Con la nueva red cuántica, la ciudad aspira a impulsar la economía local permitiendo a empresas y universidades desarrollar y probar nuevos equipos y aplicaciones basados en la tecnología cuántica. El alcalde de Chattanooga, Tim Kelly, anunció recientemente la iniciativa Gig City Goes Quantum para preparar a la ciudad en los ámbitos de la educación, el empleo y las oportunidades empresariales en el emergente sector de la tecnología cuántica. El objetivo es implicar a personas de todas las edades en más de 1.000 actividades de aprendizaje cuántico.

El EPB espera que el proyecto recupere las inversiones iniciales en cinco años.

Mientras tanto, en España, una cooperación de empresas en torno al proyecto MADQuantum-CM planea establecer la mayor red cuántica de Europa. MadQCI conectará, mediante un despliegue metropolitano de fibra óptica, los centros de datos de universidades e institutos para permitir la validación de nuevas tecnologías, así como el desarrollo de casos de uso e innovaciones.

En concreto, el proyecto MADQuantum-CM prevé mostrar cómo las soluciones de seguridad cuántica pueden utilizarse en la red científica madrileña de forma transparente, por ejemplo, para aplicar la criptografía y la comunicación cuánticas en apoy