Satélite Cuántico de China: Fotones Enredados desde El Espacio

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El satélite cuántico de China ha producido su primer resultado exitoso. En un artículo publicado el 15 de Junio del 2017 en Science, investigadores de la Academia China de Ciencias anunciaron que el satélite había distribuido con éxito fotones enredados entre tres estaciones terrenales diferentes, separadas por 1.200 kilómetros en el suelo.

El resultado es el enredado más largo jamás demostrado y el primero que se extendió entre la Tierra y el espacio. Los investigadores dicen que el sistema “abre una nueva vía a las comunicaciones cuánticas prácticas y a los experimentos fundamentales de la óptica cuántica a distancias previamente inaccesibles en el suelo”.

Lanzado en agosto, el satélite utiliza un cristal para producir pares de fotones enredados en órbita. Los fotones enredados son transmitidos a las estaciones de base en China, viajando hasta 2.400 km a través del espacio.

En teoría, los fotones enredados pueden permanecer conectados a cualquier distancia, pero en términos prácticos, a menudo es difícil distribuir pares de fotones sin interrumpir el enredo. Si el enredo se puede mantener, el resultado es un canal de comunicación que es efectivamente imposible de interceptar.

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La aplicación más simple es lo que los criptógrafos llaman una red de distribución de clave cuántica, utilizando la red para distribuir, de forma segura, claves de cifrado largas y complejas. Cualquiera que intente interceptar esas llaves sería fácil de detectar, ya que es imposible observar los fotones en tránsito sin alterarlos.

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La red cuántica ya ha demostrado ser prometedora en las redes de fibra terrestre, donde el equipo de enrutamiento especializado puede realizar el mismo truco que el cable convencional de fibra óptica. La primera red de este tipo fue una conexión financiada por DARPA establecida en el 2003 entre Harvard, la Universidad de Boston y un laboratorio privado. En los años transcurridos desde entonces, varias compañías han tratado de construir conexiones más ambiciosas. La empresa suiza ID Quantique ha trazado una red cuántica que conectaría muchos de los centros de datos más grandes de Norteamérica; En China, un equipo separado está trabajando en un enlace cuántico de 2.000 kilómetros entre Pekín y Shanghai, que dependería de la fibra para abarcar una distancia aún mayor que el enlace por satélite. Sin embargo, la naturaleza de la fibra pone límites estrictos a la distancia que puede recorrer un solo fotón.

Según ID Quantique, un enlace satelital fiable podría conectar las redes de fibra existentes en una sola red cuántica que abarque todo el globo. “Esto demuestra la viabilidad de las comunicaciones cuánticas desde el espacio”, dijo Gregoire Ribordy, CEO de ID Quantique. “La visión es que tienes redes de distribución de clave cuántica regionales sobre fibra, que pueden conectarse entre sí a través del enlace de satélite”.

China no es el único país que trabaja en llevar las redes cuánticas al espacio. Una colaboración entre la Universidad del Reino Unido de Strathclyde y la Universidad Nacional de Singapur es la esperanza de producir el mismo enredo en satélites baratos, llamado Cubesats. Un equipo canadiense también está desarrollando un método para producir fotones enredados en el suelo antes de enviarlos al espacio.

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