El gato de Schrödinger está vivo y muerto al mismo tiempo. Solo cuando lo observamos o interactuamos con él, adopta uno de los dos estados. De la misma manera, los bits cuánticos son ceros y unos al mismo tiempo. Una propiedad que cambiará las telecomunicaciones y la informática para siempre.
Schrödinger fue unos máximos exponentes del desarrollo de la mecánica cuántica. Recibió el Nobel en 1933 y propuso su famoso experimento mental como argumento para una discusión interminable con Einstein. Cuando llegaron las primeras teorías sobre la aplicación de la cuántica a las comunicaciones, Schrödinger y su gato ya no estaban entre nosotros (o puede que sí). Y todavía pasarían más años hasta que los primeros experimentos reales de computación cuántica se desarrollaron, a finales del siglo pasado.
A principios de 2019, IBM lanzó el primer modelo comercial de un ordenador cuántico y desde entonces se han multiplicado los avances en este campo. En 2020, un grupo de investigadores de diferentes instituciones científicas de Estados Unidos y Canadá publicó un artículo en el que demostraban cómo teletransportar cúbits o bits cuánticos a largas distancias y sin perder apenas información. El internet cuántico está cada vez más cerca de dejar el laboratorio.
El teletransporte no es ciencia ficción
Gracias a novelas, cómics, series y películas, nos imaginamos el teletransporte como la capacidad de trasladar materia (una persona, por ejemplo) en el espacio de forma instantánea. Entramos en una cabina en Madrid y salimos por la puerta en Tokio (Japón). El futuro del internet cuántico también pasa por el teletransporte, pero de una forma más realista o, al menos, una forma que atiende a las leyes de la física.
En 1935, Schrödinger habló por primera vez del entrelazamiento cuántico, pero fue planteado como principio por Einstein, Podolsky y Rosen, que en realidad no creían en lo que la mecánica cuántica proponía. Este principio, sostiene que dos partículas en un mismo sistema están conectadas de tal manera que los cambios aplicados en una implican los mismos cambios simultáneos en la otra. Es este teletransporte de estados lo que quiere explotar el internet cuántico.
En 2003, un equipo de físicos de la Universidad de Ginebra (Suiza) consiguió por primera vez llevar a cabo un experimento real de este entrelazamiento cuántico. Teletransportaron el estado de un fotón a otro situado a dos kilómetros de distancia. El año pasado, un equipo de investigadores de Fermilab, AT&T, Caltech, la Universidad de Harvard University, el Jet Propulsion Lab de la NASA y la Universidad de Calgary logró transportar el estado de un cúbit a otro separado por 44 kilómetros de distancia con una fidelidad superior al 90%.
De acuerdo con los investigadores, una red de internet cuántico permitiría que la información almacenada en cúbits fuese transportada de forma instantánea a través de largas distancias. Esta información no podría ser interceptada y, de hacerse, dejaría huella, por lo que, además de rápido, sería un internet mucho más seguro. “El teletransporte cuántico de fotones de alta calidad es esencial para las comunicaciones seguras de larga distancia y un internet cuántico práctico”, señala Daniel Oblak, profesor de física de la Universidad de Calgary y uno de los firmantes del estudio.
El internet cuántico sería también la extensión de la computación cuántica, que sí está más avanzada. La batalla tecnológica en este campo hace tiempo que está en marcha. A finales del año pasado, China hizo público que había construido un ordenador cuántico que era 100 billones de veces más rápido que el superordenador (tradicional) más potente que existe en la Tierra.
Internet cuántico (de las cosas)
La mecánica cuántica no solo está encontrando aplicaciones en la computación y en las telecomunicaciones. Los sensores cuánticos son otro de los campos que está atrayendo cada vez más atención, ya que permiten hacer mediciones mucho más precisas que cualquier sensor convencional. En los últimos años, este tipo de sensores han ido dejando de ser algo experimental para encontrar diferentes aplicaciones prácticas.
Por ejemplo, los llamados gravímetros atómicos utilizan las propiedades cuánticas de los átomos para medir con alta previsión las fuerzas que les afectan y, en particular, la fuerza de la gravedad. Esta propiedad hace que ya estén siendo usados para medir las profundidades de la corteza terrestre (en busca de materiales y recursos) y para la prevención de terremotos o erupciones volcánicas (se ha probado ya en el Etna, en Sicilia, Italia).
La precisión de este tipo de sensores tiene otras aplicaciones potenciales, como, por ejemplo, mejorar los dispositivos de geolocalización y navegación al ayudar a fijar con exactitud la posición real del objeto en movimiento, incluso en ausencia de la señal satelital.
Tanto las prometedoras propiedades de estos sensores como las ventajas del internet cuántico (seguridad y rapidez) y la gran capacidad de la computación cuántica podrán encontrarse en el futuro en un hipotético internet de las cosas cuántico. Eso sí, seguiremos sin poder saber si el gato de Schrödinger estaba vivo o muerto antes de abrir la caja.
Por Juan F. Samaniego
Imágenes | Unsplash/Anton Maksimov juvnsky, Alina Grubnyak
