La teletransportación cuántica alcanza un nuevo nivel: por primera vez se han entrelazado tres cúbits atómicos remotos
Un equipo de investigadores de la Universidad de Duke, en colaboración con ingenieros de IonQ, ha logrado un avance en el campo de las redes cuánticas. Por primera vez, han creado una red cuántica completamente distribuida de tres nodos, basada en qubits atómicos individuales. El logro clave fue la formación del llamado estado Greenberger-Horne-Zeilinger (estado GHZ) entre tres nodos remotos, conectados mediante canales fotónicos.
El entrelazamiento cuántico es un fenómeno en el que varias partículas permanecen indisolublemente unidas, independientemente de la distancia entre ellas. El cambio en el estado de una partícula afecta instantáneamente a las demás, lo que convierte este efecto en la base de las futuras redes cuánticas y del internet cuántico. Anteriormente, los científicos ya habían demostrado el entrelazamiento entre dos nodos remotos, pero lograr una red de tres nodos con qubits atómicos individuales representa un paso fundamentalmente nuevo.
Por qué es un punto de inflexión
El principal problema de las computadoras cuánticas actuales es la escalabilidad. Construir un único procesador cuántico enorme es extremadamente complejo debido a la acumulación de errores y las limitaciones del hardware. Por esta razón, la industria apuesta por una arquitectura modular: en lugar de una computadora gigante, se crea una red de múltiples nodos cuánticos conectados mediante fotones. Este enfoque se asemeja al desarrollo del internet clásico, donde los recursos computacionales se distribuyen entre miles de servidores.
El nuevo experimento es un paso práctico en esta dirección. Los investigadores demostraron que memorias atómicas individuales pueden formar un estado cuántico compartido a través de conexiones fotónicas, manteniendo al mismo tiempo una alta precisión en las operaciones. Durante el experimento, la fidelidad del estado entrelazado alcanzó entre el 84% y el 88%. Además, los científicos cerraron por primera vez la llamada "brecha de detección" para un estado cuántico multicomponente completamente distribuido y confirmaron la violación de la desigualdad de Mermin, una de las pruebas clave para la existencia de correlaciones cuánticas genuinas.
Un paso hacia el internet cuántico
Este trabajo continúa una serie de investigaciones de IonQ en el ámbito de las conexiones cuánticas fotónicas. Anteriormente, la empresa ya había demostrado el entrelazamiento entre dos sistemas iónicos remotos, y ahora ha ampliado la arquitectura a tres nodos completos. Aunque la tecnología aún está lejos de una aplicación comercial, estos experimentos son bloques de construcción esenciales para futuras computadoras cuánticas distribuidas, redes de comunicación seguras y, en última instancia, el internet cuántico.
Opinión del experto: Este resultado traslada la red cuántica del plano de la investigación teórica al ámbito de los prototipos de ingeniería. La demostración de entrelazamiento de tres nodos en átomos individuales con alta fidelidad es una señal para el mercado: los sistemas cuánticos modulares se están convirtiendo en una realidad. Para la criptografía y la infraestructura blockchain, esto significa que la protección contra amenazas cuánticas debe implementarse hoy, no posponerse para mañana.