La teletransportación cuántica es un proceso fascinante que implica transferir el estado cuántico de una partícula a otra ubicación remota sin mover ni detectar la partícula misma. Este proceso podría ser el núcleo para realizar lo que se llama "internet cuántico". El "internet cuántico" es una versión de internet que permite la transmisión segura e instantánea de información cuántica entre dispositivos en la misma red.

La teletransportación cuántica no es una idea novedosa; se ha realizado experimentalmente muchas veces en el pasado. Sin embargo, la mayoría de las demostraciones anteriores utilizaron conversión de frecuencia, en lugar de operar de manera nativa en la banda de telecomunicaciones.

Los investigadores de la Universidad de Nanjing recientemente demostraron la teleportación de qubits de fotones de longitud de onda de telecomunicaciones (es decir, qubits codificados con luz de la misma longitud de onda que soporta la comunicación eléctrica) a una memoria cuántica de telecomunicaciones. Su artículo se publicó en Physical Review Letters y podría abrir nuevas posibilidades para redes cuánticas escalables e incluso para el internet cuántico.

"La teletransportación cuántica ha sido siempre un protocolo fascinante en la comunicación cuántica, porque permite transferir estados cuánticos sin exponer ninguna información", le dijo el autor principal Xiaosong Ma a Phys.org. "Para extender aún más la distancia de transmisión de estados, es crucial incorporar memorias cuánticas en sistemas de teletransportación cuántica".

El objetivo principal de la reciente investigación de Ma y sus colegas fue integrar exitosamente una memoria cuántica de estado sólido de telecomunicaciones en un sistema de teletransportación cuántica, logrando así el almacenamiento de información cuántica transmitida. El rol principal de esta memoria es propagar y almacenar partículas enredadas (es decir, distribución de enredo) a través de redes cuánticas.

Las redes cuánticas dependen de repetidores cuánticos, dispositivos que dividen la distancia de transmisión de información en segmentos más cortos y manejables, es decir, enlaces básicos. Cuando una memoria cuántica se coloca al final de estos segmentos, puede almacenar información cuántica durante un tiempo suficiente para establecer enredo a lo largo de todo el segmento de red, permitiendo así transmisiones a distancias más largas.

"Usamos cinco sistemas para completar el experimento", explicó Ma, "incluyendo preparación de estados de entrada, una fuente EPR que genera pares de fotones enredados desde un chip fotónico integrado, medición de estados de Bell, y una memoria cuántica basada en ensambles de iones de erbio. También adoptamos módulos de distribución y afinación de frecuencia basados en cavidades FP y tecnología PDH".

La reciente investigación de Ma y sus colegas muestra que la información cuántica puede transmitirse a través de la red utilizando dispositivos y longitudes de onda de luz compatibles con los sistemas de comunicación actuales. La demostración de teletransportación cuántica de este equipo promete impulsar el desarrollo de redes cuánticas y contribuir a la realización de un internet cuántico confiable en el futuro.

El profesor Ma añadió: "Nuestra investigación demuestra por primera vez la teletransportación cuántica desde fotones de telecomunicaciones a una memoria cuántica de estado sólido basada en iones de erbio. Todo el sistema utiliza componentes perfectamente compatibles con las redes de fibra óptica existentes. Esta plataforma compatible con telecomunicaciones para generar, almacenar y procesar estados cuánticos de luz ofrece un método extremadamente prometedor para redes cuánticas a gran escala".

Como parte de la investigación futura, los investigadores planean enfocarse en mejorar el rendimiento de la memoria de estado sólido basada en iones de erbio utilizada en el experimento. Más específicamente, esperan extender su tiempo de almacenamiento y mejorar su eficiencia en el almacenamiento de información cuántica.