MADRID 23 nov. (EUROPA PRESS) -
Investigadors de l'Institut de Ciències Fotòniques (ICFO), a Barcelona, han aconseguit la primera demostració d'un enllaç elemental d'una xarxa d'informació quàntica híbrida.
Per aconseguir-ho, els científics han utilitzat un núvol atòmic fred i un VIDRE dopat com a nodes quàntics i fotons individuals com a portadors d'informació.
En el seu estudi, publicat a 'Nature', els investigadors de l'ICFO liderats per Hugues de Riedmatten han demostrat per primera vegada la comunicació quàntica fotònica entre dos nodes quàntics molt diferents col·locats en diferents laboratoris, utilitzant un únic fotó com a portador d'informació.
Els elements clau d'una xarxa d'informació quàntica són els nodes quàntics, que emmagatzemen i processen la informació, composta de sistemes de matèria com a gasos atòmics freds o sòlids dopats, entre d'altres, i partícules en comunicació, principalment fotons.
Si bé els fotons semblen ser portadors d'informació perfectes, encara existeix incertesa sobre quin sistema de matèria es podria utilitzar com node de xarxa, ja que cada sistema proporciona diferents funcionalitats.
Per tant, s'ha proposat la implementació d'una xarxa híbrida, cercant combinar les millors capacitats de diferents sistemes de materials.
Estudis anteriors han documentat transferències confiables d'informació quàntica entre nodes idèntics, però aquesta és la primera vegada que això s'aconsegueix amb una xarxa de nodes 'híbrids'.
Els investigadors de l'ICFO han pogut trobar una solució per fer funcionar una xarxa quàntica híbrida i resoldre el desafiament d'una transferència confiable d'estats quàntics entre diferents nodes quàntics a través de fotons individuals.
Un únic fotó necessita interactuar fortament i en un entorn lliure de soroll amb els nodes heterogenis o sistemes de matèria, que generalment funcionen a diferents longituds d'ona i amples de banda.
Com diu el coautor de l'estudi, Nicolas Maring, en un comunicat, "és com tenir nodes parlant en dos idiomes diferents. Perquè es comuniquin, és necessari convertir les propietats del fotó individual perquè pugui transferir eficientment tota la informació entre aquests diferents nodes".
En el seu estudi, els investigadors de l'ICFO van utilitzar dos nodes quàntics molt diferents: el node emissor era un núvol d'àtoms de Rubidi refredat per làser i el node receptor un vidre dopat amb ions de Praseodimi.
A partir del gas fred, van generar un bit quàntic (qubit) codificat en un sol fotó amb un ample de banda molt estret i una longitud d'ona de 780 nm.
Després van convertir el fotó a la longitud d'ona de la telecomunicació de 1552 nm per demostrar que aquesta xarxa podria ser completament compatible amb el rang actual de la banda C de telecomunicacions. Posteriorment, el van enviar a través d'una fibra òptica d'un laboratori a un altre. Una vegada en el segon laboratori, la longitud d'ona del fotó es va convertir en 606 nm per interactuar correctament i transferir l'estat quàntic al node de vidre dopat receptor.
Després de la interacció amb el vidre, el qubit fotònic es va emmagatzemar en el vidre durant aproximadament 2,5 microsegons i es va recuperar amb una fidelitat molt alta.
Els resultats de l'estudi han demostrat que dos sistemes quàntics molt diferents poden connectar-se i comunicar-se per mitjà d'un sol fotó.
Com comenta Hugues de Riedmatten "poder connectar nodes quàntics amb funcionalitats i capacitats molt diferents i transmetre bits quàntics per mitjà de fotons individuals entre ells representa una fita important en el desenvolupament de xarxes quàntiques híbrides".
La capacitat de realitzar la conversió d'anada i tornada dels qubits fotònics en la longitud d'ona de la banda C de telecomunicacions mostra que aquests sistemes serien completament compatibles amb les xarxes de telecomunicacions actuals.
