Mitigar la decoherencia en sistemas cuánticos
Desde la informática al procesamiento de la información, pasando por la detección y las comunicaciones, los sistemas cuánticos avanzan de forma rápida. Sin embargo, aunque el futuro sea cuántico, estos sistemas distan mucho de ser perfectos. «Todos los sistemas cuánticos sufren la omnipresente decoherencia cuántica, que se manifiesta en forma de cambios de bit, de fase o de ambos», afirma el experto en información cuántica y telecomunicaciones Lajos Hanzo(se abrirá en una nueva ventana). Explícitamente, la decoherencia cuántica se produce cuando los estados cuánticos puros se contaminan con el entorno circundante. Como estos errores en los cúbits afectan gravemente al rendimiento de un sistema cuántico, es esencial corregirlos, y eso es exactamente lo que pretende hacer el equipo del proyecto QuantCom, financiado con fondos europeos. «Nuestro objetivo es diseñar códigos cuánticos potentes de corrección de errores que puedan mitigar los eventos de cambio de fase y de bit inducidos por la decoherencia en cualquier sistema cuántico», añade Hanzo, investigador principal del proyecto. En el proyecto, financiado por el Consejo Europeo de Investigación(se abrirá en una nueva ventana), también se pretendía desarrollar sofisticadas soluciones de distribución de clave cuántica (QKD) para las comunicaciones de alta seguridad e investigar la viabilidad de la Internet cuántica global.
Un atajo para superar la decoherencia
Toda investigación pionera afronta retos, y el proyecto QuantCom no es una excepción. Por ejemplo, aunque superar la decoherencia requerirá en última instancia códigos largos, en el momento de escribir estas líneas los ordenadores cuánticos son incapaces de manejar tantos cúbits. «Pudimos sortear este reto diseñando códigos cortos de velocidad adaptativa que requieren un número limitado de cúbits y una memoria limitada», explica Hanzo. El equipo del proyecto, coordinado por la Universidad de Southampton(se abrirá en una nueva ventana), también diseñó nuevas disposiciones QKD casi óptimas y disposiciones de comunicaciones cuánticas directas seguras (QSDC) basadas en memorias monofotónicas, así como novedosas comunicaciones cuánticas inteligentes de superficie reflectante óptica y redes integradas espacio-aire-tierra casi óptimas.
Allanar el camino hacia un futuro cuántico
Los resultados de la investigación del proyecto se han publicado en numerosos artículos de revistas y se han presentado en diversas conferencias y eventos científicos. Hanzo está dando los últimos retoques a una monografía de investigación sobre los códigos cuánticos de corrección de errores. En el proyecto también se formó a un equipo de posdoctorandos y estudiantes de doctorado que ya están dejando su huella en Canadá, China, India, Japón, Reino Unido, Estados Unidos y Vietnam. «Nuestra investigación y los científicos asociados están actuando como catalizadores de la investigación futura en comunicaciones cuánticas, una investigación que creo que hará que la decoherencia cuántica sea cosa del pasado y allanará el camino hacia un futuro cuántico», concluye Hanzo. En la actualidad, Hanzo investiga las formas de mejorar el rendimiento de la capa de red mediante técnicas avanzadas de retransmisión en el dominio cuántico, basadas en la confianza/desconfianza y el entrelazamiento.
Palabras clave
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