Nanotechnology Now – Comunicado de prensa: Nueva red cuántica comparte información a una escala práctica para futuras aplicaciones del mundo real: Los investigadores permiten ajustes en tiempo real a las comunicaciones entre tres nodos remotos en una red cuántica

Nanotechnology Now – Comunicado de prensa: Nueva red cuántica comparte información a una escala práctica para futuras aplicaciones del mundo real: Los investigadores permiten ajustes en tiempo real a las comunicaciones entre tres nodos remotos en una red cuántica


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Engranaje cuántico en el "Alice”, donde los investigadores almacenaron la fuente de fotones y el primer nodo de la red cuántica de tres nodos.  CRÉDITO Imagen cortesía de Carlos Jones, Laboratorio Nacional de Oak Ridge
Equipo cuántico en el laboratorio «Alice», donde los investigadores almacenaron la fuente de fotones y el primer nodo en la red cuántica de tres nodos. CRÉDITO Imagen cortesía de Carlos Jones, Laboratorio Nacional de Oak Ridge

Resumen:
La ciencia
Cuando las partículas de luz llamadas fotones se emparejan o entrelazan, pueden permitir la comunicación cuántica a larga distancia. Este entrelazamiento significa que cambiar el espín u otro estado de un fotón también cambiará el fotón emparejado, sin importar qué tan separados estén. Esta conexión hace posible la comunicación cuántica. Para probar esta capacidad, los investigadores construyeron una red de área local cuántica (QLAN) que intercambiaba información entre tres sistemas en edificios separados utilizando fotones entrelazados. El equipo utilizó un protocolo llamado preparación de estado remoto, en el que una medición exitosa de la mitad de un par de fotones entrelazados convierte el otro fotón al estado preferido. Los investigadores realizaron esta conversión en todos los enlaces emparejados en QLAN, una hazaña que no se había logrado anteriormente en una red cuántica.

La nueva red cuántica comparte información a una escala práctica para futuras aplicaciones del mundo real: los investigadores permiten ajustes en tiempo real a las comunicaciones entre tres nodos remotos en una red cuántica

Washington, DC | Publicado el 22/04/2022

El impacto
La QLAN conectó un laboratorio que contenía la fuente de fotones y el primer nodo de la red al segundo y tercer nodo a través de una red de fibra óptica existente. A diferencia de las redes tradicionales, QLAN utiliza conmutadores especiales que pueden realizar ajustes en tiempo real sin desconectar a los usuarios de la red. Esto permite a los operadores de red responder a fibras rotas u otros problemas al redirigir el tráfico, sin ralentizar la velocidad de la red ni comprometer la seguridad. La investigación muestra cómo las comunicaciones cuánticas se pueden escalar desde un laboratorio a mayores distancias. También ayuda a sentar las bases para la Internet cuántica, que eventualmente podría conectar computadoras cuánticas de próxima generación. Los hallazgos también podrían mejorar los sensores cuánticos y proporcionar una nueva herramienta en la búsqueda de materia oscura y otras preguntas.

resumen
Las QLAN mejoran las capacidades de las redes de área local que conectan dispositivos informáticos clásicos. Aunque el entrelazamiento puede permitir la distribución de claves cuánticas (QKD), que ha sido el ejemplo más común de comunicación cuántica, también permite aplicaciones más generales. Los investigadores que llevaron a cabo este proyecto han realizado previamente experimentos QKD exitosos, pero este método es limitado ya que solo establece seguridad, no enredos, entre sitios. Para este nuevo experimento QLAN, los investigadores del Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL), la Universidad de Purdue y la Universidad de Stanford ubicaron nodos llamados Alice, Bob y Charlie en tres laboratorios de investigación diferentes en tres edificios separados en el campus de ORNL. Al probar el QLAN, el equipo compartió una señal de una antena ubicada en uno de los laboratorios para garantizar que tres relojes basados ​​en GPS asignados a cada nodo se sincronizaran en unos pocos nanosegundos y que no se separaran durante el experimento. Después de obtener marcas de tiempo precisas para la llegada de los fotones entrelazados capturados por los detectores de fotones, los investigadores enviaron esas mediciones desde QLAN a una red clásica, donde compilaron datos de alta calidad de los tres sitios de laboratorio.

financiación
Este trabajo fue financiado por la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía a través del Programa de Investigación de Carrera Temprana, el Programa de Redes Cuánticas Ópticas Transparentes para el Programa de Ciencia Distribuida y la División de Ingeniería y Ciencias de los Materiales del Programa de Ciencias Básicas de la Energía de la Oficina de Ciencias. Se brindó apoyo adicional a través del Programa de becas de investigación posdoctoral de la comunidad de inteligencia en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge y la Red de ingeniería y ciencia de la información cuántica a través de la Fundación Nacional de Ciencias.

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Copyright © DOE/Departamento de Energía de EE. UU.

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