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Los canales ópticos cuánticos de larga distancia tienen necesariamente pérdidas, lo que da lugar a errores en la información cuántica transmitida, a la degradación del entrelazamiento y, en última instancia, a un rendimiento deficiente del protocolo. Al poner de relieve los problemas relacionados con la pérdida inherente que se produce en cualquier tipo de canal de comunicación, los científicos del Centro de Dinámica Cuántica de la Universidad de Griffith han creado un mecanismo para reducir esa pérdida.
Los científicos llevaron a cabo una destilación mediante la amplificación de la trama para mejorar un canal de entrelazamiento ruidoso. Posteriormente, emplearon el intercambio de entrelazamiento para demostrar la mejora incondicional de la transmisión de información cuántica arbitraria.
De este modo, los científicos representaron la realización de un auténtico relé cuántico.
El Dr. Sergei Slussarenko, de la Universidad de Queensland, declaró: "El estudio fue el primero en demostrar un método de reducción de errores que mejoraba el rendimiento de un canal. En primer lugar, observamos los datos brutos transmitidos por nuestro canal y pudimos ver una señal mejor con nuestro método que sin él".
"En nuestro experimento, primero enviamos un fotón a través de la pérdida -este fotón no lleva ninguna información útil, por lo que perderlo no era un gran problema. Luego pudimos corregir los efectos de la pérdida mediante un dispositivo llamado amplificador lineal sin ruido desarrollado en Griffith y la Universidad de Queensland".
"Puede recuperar el estado cuántico perdido, pero no siempre lo consigue; a veces, falla. Sin embargo, una vez que la recuperación tiene éxito, entonces utilizamos un protocolo de teletransporte de estado cuántico para teletransportar la información que queríamos transmitir a la portadora ahora corregida, evitando toda la pérdida en el canal."
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| Concepción artística de un protocolo de corrección de errores: los fotones afectados por el entorno se fijan y luego se utilizan para transportar los datos teletransportados. Crédito: Maria Slussarenko |
"Nuestro trabajo implementa un llamado relé cuántico, un ingrediente clave de esta red de comunicación a larga distancia. El teorema de la no clonación prohíbe hacer copias de datos cuánticos desconocidos, por lo que si un fotón que transporta información se pierde, la información que lleva desaparece para siempre. Un canal de comunicación cuántica de larga distancia que funcione necesita un mecanismo que reduzca esta pérdida de información, lo que hemos hecho en nuestro experimento."
"El siguiente paso en este estudio sería reducir los errores hasta un nivel en el que el equipo pudiera implementar la criptografía cuántica a larga distancia y probar el método utilizando infraestructuras ópticas de la vida real, como las que se utilizan para Internet basado en fibra."
Fuentes, créditos y referencias:
Slussarenko, S., Weston, M.M., Shalm, L.K. et al. Quantum channel correction outperforming direct transmission. Nat Commun 13, 1832 (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-29376-4
Fuente: Universidad de Griffith