24 jul 2013

QUANTUM INTERNET: REVOLUCION CUANTICA


La aplicación de las leyes de la mecánica cuántica podrían traducirse en importantes avances en el mundo de las telecomunicaciones. Sin embargo, el empleo de nuevos sistemas de criptografía aún se ven limitados por la tecnología actual. A pesar de que existen grupos de especialistas y expertos en varios países intentando avanzar en este concepto, todo parece indicar que las propuestas existentes hasta el momento aún están lejos de ser una realidad comercial.
Sin embargo, investigadores del laboratorio estadounidense de Los Álamos han confirmado que cuentan con un prototipo de una Red cuántica —uno de los grandes anhelos de los expertos en seguridad y criptografía— que llevaría funcionando en secreto más de dos años.
La comunicación ordinaria en Internet se produce a través de pulsos de luz, pero la saturación de información y conexiones hace que esos pulsos se vuelvan cada vez más débiles.

Para solucionar este problema se han tomado como punto de partida los principios de la mecánica cuántica, según los cuales un fotón [unidad de luz indivisible] puede pasar por dos caminos diferentes a la vez. De esta forma, con ayuda de una memoria cuántica para almacenar la información en átomos, el Internet cuántico eliminaría las limitaciones actuales de transferencias.
Además, este tipo de redes conllevarían un mayor nivel de seguridad en el procesamiento de información. La seguridad en internet es un tema que preocupa a muchas personas en el mundo. Sin embargo una nueva versión de la red, podría suponer una revolución en este aspecto.
El equipo de científicos del Laboratorio Nacional de Los Alamos, encabezados por el ingeniero Richard Hughes, admitió llevar al menos dos años utilizando una red de internet cuántica, la cual sólo había podido realizarse conectando dos localizaciones, enviando mensajes entre una y otra, pero nunca en una red conectada de computadoras.
La razón por la que la idea del internet cuántico mejoraría la seguridad de las comunicaciones está basada en cómo pueden medirse partículas cuánticas como los fotones. En el caso de los fotones, el acto mismo de medirlos hace que cambien. Llevado esto a los sistemas de comunicación, evitaría que cualquier tipo de “rastro” asociado en el intercambio de información sea dejado a través de la red.
Ya que no se cuenta con los routers especializados los científicos construyeron esta red en torno a un nodo o hub central, haciendo que pasaran por ahí todos los mensajes que se envían de un punto a otro.

La conexión entre el punto inicial y el nodo se efectúa mediante comunicación cuántica. Una vez en el hub, el mensaje se traduce a bit tradicionales y luego se reconvierte de nuevo en bits cuánticos para ser enviados al destino, lo que finalmente da como resultado una red perfectamente segura, publicó MIT Technology Review.
Otras propuestas anteriores lograron crear redes de únicamente dos nodos. No obstante, el trabajo de los científicos norteamericanos permitió la construcción de una red cuántica de varios ordenadores. De acuerdo con los científicos, el problema de esta red es la escalabilidad y la seguridad del nodo. Quedaría ver si es posible escalar este recurso a nivel global. Hasta ahora ha funcionado a pequeña escala, pero a mayores dimensiones la seguridad del nodo podría verse comprometida.
No obstante, el problema que representa el proceso de escalado del internet cuántico, también ha sido superado por Hughes, confirmando que cada nodo de la red estaría dotado de transmisores cuánticos para evadir este obstáculo. 
A pesar de la innovación que representa esta alternativa, los mismos científicos admiten que esta es una solución momentánea mientras se logra la producción de los routers cuánticos. En cualquier caso, el avance desarrollado por investigadores del Laboratorio Nacional de Los Álamos, podría acercarnos a esta idea y, por consiguiente, a la modernización de los sistemas de comunicación que existen en la actualidad. Sus investigaciones se han plasmado en la creación de una Red cuántica en torno a un nodo o 'hub' central. Los bits cuánticos son transformados en convencionales al llegar a este punto, y a la salida vuelven a ser convertidos en bits cuánticos, por lo que mientras se garantice la seguridad del 'hub', la Red cuántica también lo sería.
Aunque todavía falta mucho que investigar, estos científicos se muestran optimistas y están seguros de que sus estudios van por el buen camino.


"Internet es el primer invento de la humanidad parecido a la mecánica cuántica, la humanidad no lo entiende pero lo usa constantemente".

"End of transmission".




19 jul 2013

QUANTUM E-MAIL


¿Se podrán codificar cuánticamente los mensajes de correo electrónico en el futuro? ¿Podremos teleportar estados cuánticos a través de grandes distancias mediante cables de fibra óptica ordinarios? Para las aplicaciones de comunicación cuántica lo ideal es poder usar átomos enfriados por láser conectados a fibras de vidrio ultradelgadas, conformando cables.
Ahora, unos investigadores de la Universidad Tecnológica de Viena en Austria han demostrado experimentalmente que dichos cables de fibra de vidrio son capaces de almacenar información cuántica el tiempo suficiente como para poder ser usados para entrelazar cuánticamente átomos a cientos de kilómetros de distancia. Esto constituiría un elemento fundamental de una red global de comunicación cuántica que utilice cables de fibra óptica.

En el experimento realizado por el equipo de Arno Rauschenbeutel (Centro de Ciencia y Tecnología Cuánticas de Viena e Instituto de Física Atómica y Subatómica de la Universidad Tecnológica de Viena), los científicos conectan dos sistemas físicos cuánticos diferentes. Por un lado, Rauschenbeutel y sus colaboradores usan luz guiada por fibra óptica, la cual es perfecta para enviar información cuántica de un punto a otro, y, por otro lado, se valen de átomos, que son ideales para almacenar esta información. 

Se puede lograr una interacción muy intensa entre la luz y los átomos atrapando átomos a una distancia de unos 200 nanómetros de una fibra de vidrio, la cual tiene un diámetro de apenas 500 nanómetros. Esto posibilita el intercambio de información cuántica entre los dos sistemas. Este intercambio de información es la base para tecnologías como la criptografía cuántica y la teleportación cuántica.
En la actualidad, existen diferentes enfoques para realizar operaciones de la mecánica cuántica e intercambiar información cuántica entre la luz y los dispositivos de memoria basados en la materia. Sin embargo, almacenar y luego recuperar la información de manera eficiente constituye un reto para muchos de estos sistemas. El método desarrollado en la Universidad Tecnológica de Viena supera este problema y permite aprovechar tecnología convencional: El sistema empleado se puede conectar directamente a la fibra óptica estándar que se usa habitualmente para la transmisión de datos. Por tanto, será fácil integrar el nuevo cable cuántico de fibra de vidrio a las redes de comunicación de fibra óptica existentes.

Información en: http://arxiv.org/pdf/1302.4792.pdf

"Un quantum e-mail vale más que mil palabras".

"End of transmission".






5 jul 2013

TELEPORTACION DE INFORMACION


La teleportación es una de las formas más misteriosas de la naturaleza del transporte y la información cuántica, como el “espín” de una partícula o la polarización de un fotón, se transfiere de un lugar a otro, sin tener que viajar a través de cualquier medio físico.
Los científicos cuánticos han llegado un poco más cerca de alcanzar la tecnología cinematográfica de "Star Trek" y su hazaña de la teletransportación, ya que por primera vez, la “información” ha sido transportada entre dos átomos separados a través de una distancia de un metro alrededor de un patio.
Esto se traduce en un verdadero hito científico muy importante en un campo conocido como el “procesamiento de información cuántica”, dijeron los investigadores del Joint Quantum Institute de la Universidad de Maryland. 
Previamente se ha logrado entre los fotones (una unidad de la radiación electromagnética, tal como la luz) sobre distancias muy grandes, entre los fotones y conjuntos de átomos, y entre dos átomos cercanos a través de la acción intermediaria de un tercero. Ahora el equipo JQI, junto con colegas de la Universidad de Michigan, ha conseguido teletransportar un estado cuántico directamente de un átomo a otro a través de un metro. Esta capacidad es necesaria para los sistemas de información cuántica viables, ya que se requerirá de almacenamiento de memoria, tanto en el envío como en recepción de extremos de la transmisión.

En la revista Science, se publicó el informe de los científicos que por medio de su protocolo, átomo a átomo teletransportaron información que pudo recuperarse con una exactitud perfecta alrededor del 90 por ciento del tiempo y según aseguran que esa cifra se puede mejorar. "Nuestro sistema tiene el potencial de servir de base para el “repetidor cuántico" a gran escala que puede conectar una red de memorias cuánticas a través de grandes distancias", dijeron los científicos.
“Además, nuestros métodos se pueden utilizar en conjunción con operaciones de bits cuánticos para crear un componente clave necesario para la computación cuántica". Una computadora cuántica podría realizar ciertas tareas, tales como cálculos y búsquedas relacionadas con cifrado de bases de datos gigantes, mucho más rápido que las máquinas convencionales. La ciencia llegará a transformarla en realidad y la física cuántica va por muy buen camino.

"Quien quiera que no sienta asombro ante la teoría cuantica es porque no la comprende".

"End of transmission"