El internet cuántico, con el que el país norteamericano pretende instalarse en la vanguardia de la carrera cuántica mundial y marcando el comienzo de un nueva era de comunicaciones.
Los 17 laboratorios nacionales del DOE servirán como la columna vertebral del próximo internet cuántico, que se basará en las leyes de la mecánica cuántica para controlar y transmitir información de manera más segura que nunca.
En sus etapas iniciales de desarrollo, el internet cuántico podría convertirse en una red de comunicaciones segura y tener un profundo impacto en áreas críticas para la ciencia, la industria y la seguridad nacional.
El informe, que fue presentado por el secretario de Energía de Estados Unidos, Dan Brouillette, en una conferencia en la Universidad de Chicago, proporciona una vía para garantizar el desarrollo de la Ley de Iniciativa Cuántica Nacional, promulgada por el presidente Donald Trump en diciembre de 2018. «Al construir esta tecnología nueva y emergente, Estados Unidos continúa con su compromiso de mantener y expandir nuestras capacidades cuánticas», enfatizó Brouillette.
Redes infranqueables
El consenso científico global es que un sistema para comunicarse utilizando la mecánica cuántica representa una de las fronteras tecnológicas más importantes del siglo XXI. Los expertos consideran que la construcción de un prototipo estará al alcance durante la próxima década.
Según consigna la Universidad de Chicago en un comunicado, una de las características de las transmisiones cuánticas es que son extremadamente difíciles de hackear mientras la información pasa entre el origen y el destino. Los científicos planean usar ese rasgo para crear redes prácticamente inaccesibles.
Los primeros en adoptar podrían incluir industrias tales como servicios bancarios y de salud, con aplicaciones para seguridad nacional y comunicaciones de aeronaves. El eventual uso de esta tecnología en teléfonos móviles podría tener un amplio impacto en la vida de las personas.
Los científicos también están explorando cómo el internet cuántico podría acelerar el intercambio de grandes cantidades de datos. Si los componentes se pueden combinar y escalar, la sociedad puede estar en la cúspide de un avance en la comunicación de datos, según el informe.
La creación de redes de sensores cuánticos ultrasensibles podría permitir a los ingenieros monitorear y predecir mejor los terremotos, un objetivo difícil y de larga data, o buscar depósitos subterráneos de petróleo, gas o minerales. Dichos sensores también podrían tener aplicaciones en el cuidado de la salud y las imágenes.
Hitos y coordinación
En febrero de 2020, los laboratorios del DOE, las universidades y la industria de Estados Unidos se reunieron en Nueva York para desarrollar la estrategia de un internet cuántico, exponiendo la investigación esencial a realizar, describiendo las barreras de ingeniería y diseño, y estableciendo metas a corto plazo.
Sin embargo, la creación de un prototipo completo de un internet cuántico requerirá una intensa coordinación entre las agencias federales de Estados Unidos, como los departamentos de Energía, de Defensa, la Agencia de Seguridad Nacional y la NASA, entre otros, además de laboratorios, instituciones académicas e industria.
El informe establece objetivos de investigación cruciales, incluida la construcción y la integración de dispositivos de redes cuánticas, perpetuar y enrutar información cuántica y corregir errores.
Para establecer la red nacional, hay cuatro hitos clave: verificar protocolos cuánticos seguros sobre redes de fibra existentes, enviar información encriptada a través de campus o ciudades, expandir las redes entre ciudades y, finalmente, entre estados, utilizando «repetidores» cuánticos para amplificar señales.
Avances
Chicago, que se ha convertido en uno de los principales centros mundiales para la investigación cuántica, está dando pasos cruciales para construir un internet de este tipo.
En febrero de 2020, científicos del Laboratorio Nacional Argonne en Lemont, Illinois, y la Universidad de Chicago conectaron fotones a través de un «bucle cuántico» de 52 millas, estableciendo con éxito una de las redes cuánticas terrestres más largas de Estados Unidos.
La red se conectará al laboratorio Fermilab del DOE en Batavia, Illinois, estableciendo un banco de pruebas de tres nodos y 80 millas.
Fermilab está trabajando también con las universidades de Argonne, Caltech, Chicago, Northwestern y otras empresas de tecnología para desarrollar la arquitectura y desplegar y conectar gradualmente nodos de comunicación cuántica en la ciudad de Chicago.
Otros laboratorios también están impulsando avances en redes cuánticas y tecnologías relacionadas. La Universidad Stony Brook y el laboratorio Brookhaven, en colaboración con la Red de Ciencias de la Energía, han establecido un banco de pruebas de red cuántica de 80 millas y lo están expandiendo activamente en el estado de Nueva York y en los laboratorios de Oak Ridge y Los Alamos.
