Avance en redes cuánticas: científicos entrelazan por primera vez tres qubits atómicos remotos
El entrelazamiento cuántico es un fenómeno en el que el estado de una partícula afecta instantáneamente a otra, independientemente de la distancia entre ellas. Este efecto es la base de las futuras redes cuánticas y del internet cuántico. Sin embargo, hasta hace poco, los científicos solo podían demostrar el entrelazamiento entre dos nodos remotos. Ahora, investigadores de la Universidad de Duke y la empresa IonQ han logrado un avance al crear la primera red cuántica completamente distribuida de tres nodos basada en cúbits atómicos individuales.
Durante el experimento, los especialistas lograron formar un estado entrelazado tripartito, conocido como estado de Greenberger-Horne-Zeilinger (estado GHZ). Tres nodos cuánticos, cada uno representado por un cúbit atómico individual, se conectaron mediante canales fotónicos. Esta es la primera vez que se logra un resultado similar con cúbits atómicos individuales que pueden controlarse, leerse y escalarse de forma independiente para construir sistemas computacionales.
Por qué es un avance
El principal problema de las computadoras cuánticas es la escalabilidad. Crear un único procesador cuántico grande es extremadamente difícil debido a errores y limitaciones del hardware. Por ello, muchos desarrolladores apuestan por una arquitectura modular: en lugar de una computadora gigante, se crea una red de múltiples nodos cuánticos conectados mediante fotones. Este enfoque recuerda al desarrollo del internet clásico, donde los recursos computacionales se distribuyen entre múltiples servidores.
El nuevo experimento es un paso precisamente en esa dirección. Los investigadores demostraron que memorias atómicas individuales pueden formar un estado cuántico compartido a través de conexiones fotónicas, manteniendo una alta precisión en las operaciones cuánticas. Durante el experimento, la fidelidad del estado entrelazado alcanzó el 84–88%. Además, por primera vez se logró cerrar la llamada "brecha de detección" para un estado cuántico multicomponente completamente distribuido. Los resultados también confirmaron la violación de la desigualdad de Mermin, una de las pruebas clave que demuestran la existencia de correlaciones cuánticas genuinas.
Un paso hacia el internet cuántico
Este trabajo continúa la serie de investigaciones de IonQ en conexiones cuánticas fotónicas. Anteriormente, los especialistas de la empresa demostraron el entrelazamiento entre dos sistemas iónicos remotos, y ahora han ampliado la arquitectura a tres nodos completos. Aunque la tecnología aún está lejos de aplicaciones comerciales, estos experimentos se consideran bloques de construcción importantes para futuras computadoras cuánticas distribuidas, redes de comunicación seguras y el internet cuántico.
Opinión del analista: Este avance no es solo una sensación científica, sino un paso práctico hacia la creación del internet cuántico. La arquitectura modular, donde cada nodo es un cúbit atómico individual, resuelve el problema de escalabilidad que durante mucho tiempo ha frenado el desarrollo de la computación cuántica. Si el ritmo de investigación se mantiene, podríamos ver los primeros prototipos comerciales de redes cuánticas distribuidas en los próximos 5 a 7 años.