Una investigación respaldada por la Unión Europea muestra que los iones atrapados constituyen una plataforma prometedora para las redes cuánticas de larga distancia.
Ni uno, ni dos, sino doscientos treinta metros. Esa es la distancia a la que un equipo de investigadores respaldados por el proyecto QIA, financiado con fondos europeos, ha logrado entrelazar dos iones. El correcto entrelazamiento a larga distancia indica que los iones atrapados podrían servir para crear redes cuánticas a través de ciudades y, en el futuro, de continentes. El experimento se describe en un estudio publicado en la revista «Physical Review Letters».En la computación cuántica de iones atrapados, los iones (átomos con carga) quedan suspendidos y confinados en campos electromagnéticos en forma de bits cuánticos o cúbits. Los cúbits de iones atrapados son prometedores para aplicaciones de información cuántica, pero para construir redes cuánticas es necesario compartir estados cuánticos delicados de cúbits a larga distancia. El equipo de investigación dirigido por la catedrática Tracy Northup y el doctor Ben Lanyon, de la Universidad de Innsbruck (Austria), socia del proyecto QIA, ha demostrado que es posible mediante el entrelazamiento de dos iones atrapados situados en edificios diferentes.
Tal como se explica en un artículo publicado en el sitio web de QIA, el equipo había atrapado previamente iones en cavidades ópticas para poder transferir información cuántica de forma eficiente a partículas de luz, o fotones. Entonces, los fotones se podían transmitir mediante fibras ópticas para conectar iones en diferentes ubicaciones.
Para el experimento, los investigadores establecieron dos sistemas cuánticos en dos laboratorios del Campus Technik de la Universidad de Innsbruck. Uno se encontraba en el edificio del Departamento de Física Experimental de la universidad y el otro en el edificio del Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica de la Academia de Ciencias Austríaca.
«Hasta ahora, los iones atrapados solo se podían entrelazar a pocos metros de distancia en el mismo laboratorio», señala Lanyon en el artículo. «Esos resultados también se obtuvieron empleando sistemas de control compartido y fotones (partículas de luz) con longitudes de onda que no pueden recorrer distancias mucho mayores».
Gracias a años de investigación, los científicos han logrado entrelazar dos iones a través del campus. «Para lograrlo, enviamos fotones individuales entrelazados con iones a través de un cable de fibra óptica de quinientos metros de longitud y los sobrepusimos unos encima de otros, trasladando el entrelazamiento a los dos iones remotos», explica Northup. «Nuestros resultados muestran que los iones atrapados constituyen una prometedora plataforma para las futuras redes distribuidas de ordenadores cuánticos, sensores cuánticos y relojes atómicos».
El objetivo a largo plazo de QIA (Quantum Internet Alliance) es construir un internet global cuántico desarrollado en Europa que permita la comunicación cuántica entre cualesquiera dos puntos de la Tierra. Para avanzar hacia esa meta, ha reunido a cuarenta universidades, empresas y organizaciones de investigación europeas punteras. El proyecto finaliza en 2026.
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