La computación cuántica ha dado un nuevo paso hacia la creación de una red global segura gracias a un dispositivo pionero que actúa como «traductor universal» entre señales cuánticas. Este avance, desarrollado por investigadores de la Universidad de Columbia Británica (UBC), podría resolver uno de los desafíos técnicos más complejos del campo: cómo enviar información cuántica sin perder sus propiedades fundamentales.
Una barrera en las comunicaciones cuánticas
Los ordenadores cuánticos funcionan mediante señales de microondas que manipulan qubits, las unidades básicas de información cuántica. Sin embargo, esas señales no pueden viajar largas distancias, lo que limita las posibilidades de conectar diferentes dispositivos entre sí, por ejemplo, entre centros de datos en distintas ciudades o países.
Para que la información viaje a través de cables de fibra óptica, necesita convertirse en señales ópticas, más estables y veloces para el transporte a escala global. El gran problema es que esta conversión suele ser ruidosa y destructiva para la entrelazación cuántica, el fenómeno que mantiene conectados a dos qubits, incluso cuando están a kilómetros de distancia.
El «traductor universal» que preserva la cuántica
El dispositivo propuesto por el equipo de UBC logra convertir señales de microondas a ópticas —y viceversa— con una eficiencia del 95%, prácticamente sin añadir ruido ni perder información cuántica en el proceso. Esto es como lograr que un intérprete simultáneo traduzca en tiempo real sin equivocarse y sin que se note su presencia.
El aspecto más prometedor es que el sistema conserva el entrelazamiento cuántico, lo que permite crear una red en la que los ordenadores cuánticos no sólo estén conectados, sino verdaderamente entrelazados, compartiendo estados cuánticos sin interrupción.
Cómo funciona este chip innovador
El secreto de este convertidor reside en un diseño que combina componentes superconductores con un chip de silicio modificado con defectos magnéticos. Estos defectos, introducidos a propósito, permiten que los electrones interactúen con las señales sin absorber energía. Esto evita uno de los mayores obstáculos en la conversión cuántica: la pérdida de información debido al calentamiento o a interferencias.
La conversión se produce cuando las frecuencias de las señales de microondas y luz se sincronizan con precisión. En ese punto, los electrones en los defectos del silicio pueden actuar como un puente entre ambas señales, realizando la transformación de forma eficiente y sin pérdida de coherencia cuántica.
Todo esto ocurre en un chip compacto y con un consumo energético mínimo: apenas unos microvatios. Esto hace viable su integración en tecnologías existentes sin necesidad de infraestructuras complejas.
¿Qué aplicaciones tendrá este avance?
Aunque el dispositivo aún está en fase teórica, su diseño es plenamente compatible con las técnicas de fabricación de chips actuales. Esto abre la puerta a una futura internet cuántica construida sobre la infraestructura de telecomunicaciones existente.
Una red de este tipo tendría implicaciones enormes:
- Seguridad cuántica: comunicaciones imposibles de interceptar sin ser detectadas.
- Navegación de alta precisión: sistemas GPS funcionales incluso en interiores o bajo tierra.
- Modelado molecular avanzado: simulaciones precisas para el desarrollo de fármacos y materiales.
- Predicción meteorológica mejorada: cálculos complejos realizados a gran velocidad y exactitud.
Un paso firme hacia la internet cuántica
Aunque todavía no veremos una red cuántica global mañana, este avance despeja una de las barreras más significativas. Hasta ahora, enviar información cuántica a través de largas distancias suponía casi una pérdida segura de datos. Ahora, con un sistema que permite conservar la integridad de las señales y trabajar a nivel de chip, el sueño de conectar computadoras cuánticas en red se vuelve más tangible.
Como explica el investigador principal del estudio, el profesor Joseph Salfi, este enfoque tiene la ventaja de ser compatible con la industria actual del silicio, lo que significa que su implementación no requerirá reinventar el hardware desde cero.