El tatarabuelo del internet cuántico acaba de nacer y es muy prometedor 

¿Cómo será el internet del futuro? ¿Cómo será de rápido? ¿Qué podremos hacer con él? ¿Será seguro? Son preguntas lógicas, ¿verdad? Lo que ocurre es que el internet del futuro o internet cuántico será tan distinto a lo que conocemos hoy, que también lo son los interrogantes que plantea su desarrollo. Por ejemplo, ¿cómo teletransportarse? 

Los cimientos de un nuevo internet 

Efectivamente, el internet del futuro se está construyendo ya y lo hace sobre principios que pondrían los pelos —aún más— de punta a Albert Einstein. Ya no hablaremos de cables y ondas que transportan información de un ordenador a otro situado en las antípodas. La información se teletransportará. Y esto no es ciencia ficción: un equipo holandés ha logrado ya intercambiar información cuántica entre dos nodos no conectados directamente de una red formada por tres. 

¿Qué significa esto? Probablemente, un paso de gigante hacia el futuro internet cuántico, que intercambiará información a través de la teletransportación. Un internet distribuido, ultraseguro e instantáneo. 

El experimento realizado por el instituto QuTech de la Universidad Tecnológica Dreft (Países Bajos) consistió en establecer una red con tres nodos, llamados Alice, Bob y Charlie. Bob estaba conectado en línea con los otros dos nodos, que a su vez no tenían conexión entre sí. Sin embargo, gracias a este experimento, Alice y Charlie han sido capaces de intercambiar información cuántica entre ellos, utilizando a Bob como asistente para entrelazarlos.  

Una acción espeluznante 

¿Cómo ha podido teletransportarse esa información? Aquí es donde interviene ese fenómeno que Albert Einstein calificó como espeluznante —o fantasmagórico— en su día. Se trata del entrelazamiento cuántico, una acción que nos ayudará a comprender Esperanza Cuenca, colabora en el programa Akademia y es miembro del think tank Future Trends Forum de Fundación Innovación Bankinter y Head of Strategy and Outreach en Multiverse. 

“El entrelazamiento es uno de los fenómenos más fascinantes y contraintuitivos de la mecánica cuántica”, explica la experta. “Cuando dos partículas están entrelazadas, por ejemplo dos fotones o electrones, sus estados cuánticos están correlacionados, de manera que un cambio en uno de ellos instantáneamente implica un cambio en el otro. Así, sabiendo el estado de una partícula se puede deducir el estado de la otra, incluso si están muy alejadas entre sí. 

La computación cuántica utiliza esta propiedad cuántica para alcanzar su velocidad apabullante: “En un computador cuántico, cambiar el estado de un qubit entrelazado cambia el estado del qubit con el que está entrelazado inmediatamente”. 

¿Cómo teletransportarse? Pregúntale a ese qubit 

Ese fenómeno del entrelazamiento es el que está detrás de la teletransportación cuántica —también conocida como teleportación—, que ha sido la protagonista del experimento de QuTech. “La teleportación es una técnica para transferir información cuántica desde un emisor hacia un receptor, los cuales se encuentran separados a cierta distancia”, indica Esperanza Cuenca.  

Puede tratarse de cualquier distancia y no es necesario conocer la localización del receptor. Ni siquiera el emisor necesita conocer el contenido exacto de la información que se envía. “Esto implica una nueva forma de transmitir información a través de grandes distancias” —apunta la experta— “y la teleportación será la forma de transmitir información en una futura Internet cuántica”. 

Básicamente, mediante la teletransportación el qubit desaparece del emisor y aparece en el receptor. No tiene que atravesar ningún medio —como un cable de fibra óptica— así que la información no se puede perder. Esto es más importante de lo que parece porque, al hablar de información cuántica, si esta se pierde lo hace para siempre. Y, además, es especialmente frágil. 

Hasta ahora, el entrelazamiento cuántico solo se había logrado entre dos nodos vecinos, pero el nuevo experimento lo ha llevado a dos que no lo son y que han podido intercambiar información mediante teletransportación. Esto abre las puertas a conectar varios ordenadores cuánticos para que puedan colaborar en el futuro. 

“Una arquitectura de nodos no conectados es la base de las redes de comunicaciones reales”, detalla Esperanza Cuenca, quien considera que la reciente demostración experimental de teletransportación cuántica entre nodos no conectados realizada por QuTech es un paso clave en la construcción del internet cuántico. “Y esto, a su vez, es clave para el desarrollo de aplicaciones como las comunicaciones ultraseguras y la computación cuántica distribuida”, apostilla. 

Seguridad de otra liga 

En la demostración de Qtech, el equipo enlazó un electrón de Alice con otro de Bob en un estado cuántico común, es decir, una combinación determinada de 0 y 1. Después, ese estado cuántico se transmitió a otro qubit dentro de Bob. Esto liberó el electrón de Bob, que los investigadores enlazaron entonces a otro electrón que pertenecía a Charlie. 

Esto supone que la información transmitida entre Alice y Charlie no tiene que recorrer la distancia que existe entre ellos. Simplemente, se puede introducir esa información en Alice para que aparezca inmediatamente en Charlie, o viceversa.  

La información tampoco podrá interceptarse por el camino, lo que abre las puertas a un tipo de encriptación inviolable en teoría. Y si alguien encuentra la manera de interceptar la comunicación entre los nodos, se notaría de inmediato.  

“La teleportación se utiliza en los protocolos criptográficos de distribución de claves cuánticas —QKD, Quantum Key Distribution por sus siglas en inglés—, como los protocolos BB84 y E91”, apunta Esperanza Cuenca. “Estos protocolos permiten comunicaciones ultraseguras dado que detectan instantáneamente si alguien intercepta la comunicación”. 

Qué falta para que llegue el internet cuántico 

Ya sabemos cómo puede teletransportarse la información. ¿Nos deshacemos entonces de los cables, rúters, supercomputadores y otros dispositivos que ya nos empiezan a parecer antiguallas? No tan deprisa. 

“Aunque se están realizando avances muy significativos en el campo de las comunicaciones cuánticas, aún quedan retos muy importantes por resolver”, recuerda la experta, quien apunta a la construcción de repetidores cuánticos como el escollo más importante que aún debemos sortear. “En general, la predicción es que una red cuántica global podría estar disponible en 2030. Otros apuntan que quizás podría ser antes”. 

¿Y por qué son tan importantes esos repetidores cuánticos? Resulta que, hasta que no existan, las funcionalidades de las redes cuánticas serán limitadas. Eso sí, podrán ser útiles de todos modos. “Podemos pensar en aplicaciones de comunicaciones punto a punto, donde la ultraseguridad aporte un valor diferencial, típicamente en sectores que manejan datos muy sensibles como, por ejemplo, el sector financiero, asegurador, farmacéutico y sanitario”, subraya Esperanza Cuenca. 

Otro gran reto son los errores y el ruido de los sistemas cuánticos, que la ingeniería tendrá que resolver porque suponen vulnerabilidades de las comunicaciones cuánticas. “Esas vulnerabilidades se pueden utilizar para comprometer su seguridad”, advierte la experta. 

En cualquier caso, el tatarabuelo del internet cuántico ya está aquí y promete llevarnos a una nueva era. Los investigadores de QuTech han abierto la puerta al envío de un tipo de información —en su caso, cuántica— entre ordenadores situados a distancia. ¿No es así como comenzó el internet que todos conocemos y que ha revolucionado nuestras vidas?