Una red cuántica que ya funciona

A diferencia de muchas propuestas teóricas o montajes de laboratorio difíciles de escalar, el experimento presentado en el paper se basa en componentes reales, miniaturizados y listos para su integración. El sistema emplea un cristal llamado PPKTP —titanyl fosfato de potasio periódicamente polarizado— para generar pares de fotones con longitudes de onda muy distintas: uno en el rango visible (656 nm) y otro en el rango de telecomunicaciones (1536 nm).

Estos fotones están entrelazados, lo que significa que comparten una relación cuántica que los hace inseparables en términos de información. Este entrelazamiento es clave para permitir el envío de información de forma segura. Al detectar el fotón visible, se puede garantizar que su pareja —el fotón en banda de telecomunicaciones— existe y puede ser utilizada para transmitir un dato codificado.

Pero el verdadero punto fuerte del proyecto no es solo la generación de fotones, sino su manipulación y detección dentro de un chip fotónico integrado. Según los autores, “demostramos una plataforma que permite a nodos cuánticos remotos comunicarse de forma segura a través de redes de fibra óptica”.

Cúbits de luz para redes imposibles de hackear

En el internet convencional, los datos se transmiten mediante pulsos eléctricos o de luz que representan bits: ceros y unos. En una red cuántica, los protagonistas son los cúbits (bits cuánticos), que pueden estar en una superposición de estados. Esto permite nuevas formas de codificar y procesar información. Los fotones son candidatos ideales para funcionar como cúbits “voladores”, ya que viajan rápido, interactúan poco con el entorno y se pueden enviar por las fibras ópticas que ya existen.

La propuesta de estos investigadores se centra en generar pares de fotones donde uno de ellos actúa como “heraldo”: si se detecta, garantiza que su compañero está disponible para transmitir información. Este sistema de heralded photons permite una comunicación con una fiabilidad mucho mayor. Y lo más innovador: todo ocurre en un dispositivo compacto, que combina el cristal PPKTP con un circuito fotónico integrado, sin necesidad de los enormes y costosos detectores superconductores que suelen usarse para captar fotones individuales.

Un paso hacia redes cuánticas desplegables

Uno de los mayores retos para construir redes cuánticas reales es la complejidad de sus componentes. Hasta ahora, muchos montajes requerían laboratorios especializados, óptica alineada con precisión milimétrica y detectores refrigerados a temperaturas criogénicas. Este proyecto rompe esa barrera al presentar una plataforma miniaturizada, estable y fácilmente empaquetable.

La clave está en la combinación del cristal no lineal con el chip. Como explica el paper, "los circuitos fotónicos integrados ofrecen una plataforma compacta y estable en fase para el enrutamiento y manipulación de fotones con bajas pérdidas" . Esto significa que la red puede fabricarse a gran escala, algo esencial para su implementación real.

Además, el chip integra elementos como interferómetros de Mach-Zehnder que permiten modular el estado del fotón. Esto abre la puerta no solo a la transmisión, sino también al procesamiento cuántico de la información. Una red de este tipo podría servir para conectar computadoras cuánticas distribuidas, sensores remotos o sistemas de cifrado irrompibles.