Los científicos han creado una fuente de luz «excepcionalmente brillante» capaz de generar fotones (partículas de luz) entrelazados cuánticamente que podrían usarse para transmitir datos de forma segura en una futura red de comunicaciones cuánticas de alta velocidad.
Una futura Internet cuántica podría transmitir información utilizando pares de enredado fotones: es decir, las partículas comparten información a través del tiempo y el espacio, independientemente de la distancia. Basado en las extrañas leyes de mecánica cuánticaLa información codificada en estos fotones entrelazados se puede transferir a alta velocidad, mientras que su «coherencia cuántica» (un estado en el que las partículas están entrelazadas) garantiza que los datos no puedan ser interceptados.
Pero uno de los principales desafíos de construir una Internet cuántica es que el poder de estos fotones puede disminuir a medida que se mueven; Las fuentes de luz no son lo suficientemente brillantes. Para construir una Internet cuántica de alto rendimiento capaz de enviar datos a grandes distancias, los fotones deben ser lo suficientemente potentes como para evitar la “decoherencia” (pérdida de entrelazamiento y desaparición de la información que contienen).
En una investigación publicada el 24 de julio en la revista eLightCientíficos de Europa, Asia y América del Sur han creado un nuevo tipo de fuente de señal cuántica utilizando tecnologías existentes que logran un brillo extremadamente alto.
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Lo lograron combinando un emisor de puntos fotónicos (un generador de fotones individuales o partículas de luz) con un resonador cuántico (un dispositivo para fortalecer la firma cuántica) para crear una nueva y poderosa señal cuántica.
Lo que hace que la reciente investigación sea especialmente interesante es que las diferentes tecnologías se han probado de forma independiente en el laboratorio, pero sólo por separado. Este estudio es el primero en el que se utilizan juntos.
Los investigadores combinaron el emisor de puntos fotónicos con un resonador circular de Bragg (un reflector utilizado para guiar ondas electromagnéticas) en un actuador piezoeléctrico (un dispositivo que genera electricidad cuando se aplica calor o estrés). Juntos, crearon una forma mejorada de emisor de fotones, que puede ajustar con precisión los fotones emitidos para lograr el máximo entrelazamiento polarizado. Esto se controló mediante el actuador piezoeléctrico.
Los pares de fotones generados por el dispositivo tenían una alta fidelidad de entrelazamiento y eficiencia de extracción, lo que significa que cada fotón es lo suficientemente brillante como para ser útil y conserva bien su «firma cuántica» (una propiedad cuántica útil). Anteriormente era difícil lograr un nivel útil de brillo y alta fidelidad de entrelazamiento simultáneamente, porque cada aspecto requería una tecnología diferente y era difícil combinarlos de manera escalable.
Se trata de un importante paso adelante en el desarrollo de tecnologías cuánticas prácticas, que demuestra cómo se pueden combinar para crear una fuente de luz más potente y viable.
Desafortunadamente, no deberíamos esperar una Internet cuántica en un futuro próximo, ya que las distintas tecnologías aún se encuentran en la fase de prueba y desarrollo. La fabricación del emisor de fotones utilizado en el estudio también requirió materias primas tóxicas, incluido el arsénico, que requirió un manejo especial. El uso de arseniuro de galio, a partir del cual se fabricó el emisor de fotones, también plantea problemas de seguridad. Pescador científicoproveedor de equipos de laboratorio y productos químicos para la investigación científica, liza El arseniuro de galio se considera peligroso por varias razones, incluidas sus propiedades cancerígenas.
Los problemas de seguridad relacionados con el uso de estos materiales podrían limitar la escalabilidad de la metodología descrita. Por lo tanto, puede ser necesario identificar materiales alternativos viables para generar fotones brillantes y entrelazados para futuras redes de comunicaciones cuánticas.
La siguiente etapa de desarrollo implicará la integración de una estructura similar a un diodo en el actuador piezoeléctrico. Esto permitiría generar un campo eléctrico a través de los puntos cuánticos para contrarrestar la decoherencia y, por tanto, aumentar el grado de entrelazamiento.
Aunque todavía quedan muchos pasos por dar en el desarrollo de una Internet cuántica, combinar con éxito un emisor de fotones y un resonador para lograr fotones con alto brillo y entrelazamiento es, sin embargo, un importante paso adelante, dijeron los científicos.
