Internet Cuántica

En 1980 surgieron los primeros conceptos de la computación cuántica, con avances que precisaron la idea en 1994, gracias al algoritmo cuántico-lógico desarrollado por Peter Shor. El siguiente paso a los ordenadores es una red que los comunique y mientras nadie ha logrado construir un ordenador cuántico, recientemente han podido construir una puerta lógica cuántica en una fibra óptica.

Aunque en la actualidad el objetivo y proceso es claro, nadie ha podido diseñar un método práctico para construir un ordenador cuántico. Prem Kumar (profesor de ingeniería eléctrica en la Universidad de Northwestern) ha dado un paso importante para hacer más práctica la computación cuántica y más tangible la idea de una futura Internet cuántica con una puerta lógica cuántica en una fibra óptica.

¿En qué se diferencian la Internet actual con una cuántica? Básicamente en que una red cuántica sería capaz de romper los límites de la comunicación por Internet. Hemos leído varias veces que la capacidad de la red de redes podría colapsar, que las velocidades enfrentarían cuellos de botella y que deberíamos olvidarnos del streaming de vídeos en el futuro. Una Internet cuántica podría solucionar todos estos problemas.

En Internet, la comunicación se lleva a cabo a través de pulsos de luz. La saturación de información y conexiones hace que esos pulsos se vuelvan cada vez más débiles, alcanzando un límite en lo que puede lograr. La mecánica cuántica describe que un fotón (unidad de luz indivisible) puede pasar por dos caminos diferentes a la vez. Con la ayuda de una memoria cuántica (detectar y almacenar la información en átomos), una Internet cuántica derribaría las limitaciones actuales de transferencias.

La computación cuántica es un paradigma que busca superar las limitaciones y velocidades de los ordenadores actuales. Mientras un ordenador común responde a leyes físicas clásicas, un ordenador cuántico opera con un fenómeno físico único de la mecánica cuántica que le permite procesar la información de una forma fundamentalmente nueva.

Los avances tecnológicos han permitido que los microchips cada vez sean más pequeños y que contengan más transistores para aumentar la velocidad de procesado. Sin embargo, este avance tiene un límite, pues existe un punto (escalas nanométricas) en que los electrones ya no pueden circular por los canales correctos y el chip deja de funcionar. Si existe un límite en el tamaño a manipular el único sentido en que se puede seguir es aumentar los valores de procesado en un mismo espacio.

Los ordenadores tradicionales trabajan a nivel de voltajes eléctricos. Un bit es una unidad de información representada como 0 ó 1 equivalente a si la corriente es verdadera o falsa. En la computación digital, un bit puede tomar sólo 2 valores, pero en la computación cuántica ese valor es exponencial. En un ordenador cuántico, trabajando a nivel de cuanto y acorde a las leyes de la mecánica cuántica, el qubit no es binario, sino que tiene más bien una naturaleza cuaternaria. Un qubit existe como cero, como uno y simultáneamente tanto como 0 y como 1, con un coeficiente numérico representando la probabilidad de cada estado. Esto se traduce a que un ordenador cuántico de 30 qubits equivaldría a un procesador de 10 teraflops.

Así, el uso de qubits puede dar lugar a nuevas puertas lógicas dando origen a nuevos algoritmos, permitiendo la resolución de tareas que pueden resultar demasiado complejas para los ordenadores actuales. La computación cuántica promete resolución de problemas instantáneos y una seguridad de transmisión de datos virtualmente perfecta. Un ordenador súper capaz que se comunica con el resto a gran velocidad y sin comprometer la información.

El trabajo de Plem Kumar no sólo representa un avance en el desarrollo de una Internet cuántica, sino que también sienta una base en la implementación práctica de ordenadores cuánticos. Las puertas lógicas reciben información, desarrollan una operación lógica y producen un resultado. Una puerta lógica cuántica es un componente fundamental en un ordenador cuántico, y crearla en abre todo un espectro de posibilidades. La puerta podría ser parte del circuito que pase información de forma segura a través de cientos de kilómetros de fibra. Podría llevar a redes distribuidas, como es la comunicación cuántica a larga distancia entre dos ordenadores cuánticos. En resumen, una Internet cuántica. Tal como dice Seth Lloyd (profesor de ingeniería mecánica en el MIT), “una red tal tendría poderes que no tiene la Internet actual. Particularmente, la comunicación a través de una Internet cuántica sería automáticamente segura”. Mayor velocidad, mayor capacidad, mayor seguridad. Una Internet perfecta.