Lo que hay que saber del sistema de Internet cuántico nacional de Estados Unidos

 27-07-2020
Patricio Contreras

 

   

 

La computación tradicional enfrenta retos de escalamiento y seguridad que podrían ser potencialmente infranqueables. Por ello, se ha visto en el paradigma de la computación cuántica el siguiente paso de gigante para las tecnologías de la información y comunicación, al menos en contextos especiales. Una muestra de esto fue la iniciativa y los recientes logros del Departamento de Energía (DOE) de Estados Unidos y la Ley de Iniciativa Cuántica Nacional, orientada a acelerar la investigación e implementación de redes de Internet cuántica a nivel nacional.

¿Por qué computación cuántica? Esta funciona bajo un paradigma distinto al de la computación tradicional, la que encontraríamos en teléfonos y computadoras personales del día a día. En última instancia, los procesadores de estos dispositivos utilizan un sistema de información binario que solo distinguen dos estados, voltaje encendido y apagado, ceros y unos representando el paso de corriente a través de sus circuitos.

En cambio, un sistema cuántico aprovecha fenómenos descritos por la mecánica cuántica, como la superposición de estados, que permite manejar unidades de información con parámetros más complejos (llamadas qubits, en lugar de simples bits) y el entrelazamiento, mediante el cual es posible igualar el estado cuántico de dos o más objetos aún se encuentren separados.

Una de las principal ventajas de este método de computación reside en que la información transmitida resultaría prácticamente imposible de hackear. Por medio del entrelazamiento es posible comunicar dos sistemas cuánticos de manera instantánea y cifrar información en ellos. A su vez, dado que la información estaría almacenada en qubits con superposición de estados, el contenido sería imposible de observar fuera del sistema entrelazado sin modificarlo, situación descrita por Teorema de no clonación.

Estas aplicaciones aún son limitadas y la computación cuántica aún se enfrenta a serios obstáculos de funcionalidad, principalmente relativos a escalar la tecnología a sistemas grandes sin interferencias que generen distorsión o pérdidas en los datos, pues los estados cuánticos se degradan con el tiempo. Ante esto, Donald Trump, presidente de Estados Unidos firmó la Ley de Iniciativa Cuántica Nacional en 2018, comprometiendo al país a potenciar estrategias de investigación como la propuesta por el DOE.

Los puntos de esta estrategia, que conjunta esfuerzos de la Universidad de Chicago e institutos de investigación en Illinois, se centran en proveer los elementos fundamentales para una Internet cuántica; la integración con dispositivos; crear infraestructura confiable de repetidores y ruteadores de entrelazamiento cuántico e implementar sistemas de corrección de errores en la red.

Hasta el momento, científicos de la Universidad de Chicago y los laboratorios Argonne lograron entrelazamientos cuánticos entre sistemas separados por poco más de 80 km, un hito importante, aunque no esperan que exista una red confiable y robusta, capaz de enviar información compleja a grandes distancias, sino hasta la próxima década.

Si bien se trata de una de las fronteras tecnológicas fundamentales del siglo XXI, dado lo delicada y especializada que resulta la tecnología cuántica, es probable que la misma no llegue para suplantar a la Internet y la computación tradicional. Probablemente funcionen en paralelo y reservando el poderío cuántico a contextos especiales de interés científico, financiero o securitario.

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