Un pas gegant cap a l’internet quàntic i ultrasegur

Barcelona"Qualsevol tecnologia prou avançada és indistingible de la màgia", deia l’escriptor de ciència-ficció Arthur C. Clarke en un dels seus accessos de clarividència. Aquesta sentència, que s’ha aplicat a tota la tecnologia actual, avui pren més sentit que mai en l’àmbit de les anomenades tecnologies quàntiques, que estan destinades a revolucionar la computació i les comunicacions del futur. Un equip de l’Institut de Ciències Fotòniques (ICFO), a Castelldefels, ha fet un pas de gegant en el desenvolupament de l’internet quàntic, que, a diferència de la xarxa actual, permetria rebre i enviar informació de manera completament segura. La troballa ha protagonitzat la portada de la revista Nature.

"En el nostre experiment hem utilitzat l’entrellaçament, que és una de les propietats fonamentals dels sistemes quàntics", explica l’investigador ICREA Hugues de Riedmatten, cap del grup de fotònica quàntica amb sòlids i àtoms de l’ICFO i un dels autors del treball. Com que els receptors i emissors del futur internet quàntic han d’estar entrellaçats entre ells, aquesta propietat "és un recurs fonamental per crear una xarxa de comunicacions quàntica", assegura Samuele Grandi, també autor de l’estudi, juntament amb Darío Lago i Jelena Rakonjac.

L’entrellaçament, com tants altres fenòmens quàntics, és una cosa tan estranya que el mateix Einstein, amb un punt d’incredulitat i menyspreu, l’anomenava acció fantasmal a distància. Quan dues partícules microscòpiques han estat en contacte, s’estableix una relació entre elles que perdura mentre no interactuïn amb res més. Aleshores es diu que estan entrellaçades. El que feia arrufar el front a Einstein era que aquesta relació es pot manifestar instantàniament i a distàncies enormes.

Per entendre-ho, es pot utilitzar el símil d’una parella de guants (mà dreta i mà esquerra) que es desen a l’atzar en dues capses, una de les quals es queda a Barcelona i l’altra viatja fins a Nova York. Mentre no s’obrin, no se sabrà quin guant és a cada ciutat. Es podria dir que cada capsa conserva totes les possibilitats. Si algú de Nova York obre la capsa, no només veu quin guant té al davant sinó que també sap immediatament quin guant s’ha quedat a Barcelona. Les possibilitats s’han concretat. El mateix passa amb dues partícules entrellaçades. Encara que se separin indefinidament, fins que no es mesuri una propietat física en una d’elles no es coneixerà quin valor té aquesta propietat en cap de les dues. Abans de la mesura només es poden saber quins resultats són possibles. Però quan es fa la mesura, no només es determina l’estat de la partícula mesurada, sinó el de la que hi està entrellaçada. A més, la determinació succeeix de manera instantània encara que una d’elles estigui a l’altra punta de l’Univers. Màgia? No, tecnologia quàntica.

En el seu experiment, els investigadors de l’ICFO han entrellaçat dos objectes físics anomenats memòries quàntiques. Aquests dispositius, capaços d’emmagatzemar informació quàntica, s’han mantingut entrellaçats a una distància de deu metres, de manera que s’ha pogut enviar informació d’un a l’altre utilitzant l’entrellaçament. A més, per primera cop la transmissió s’ha fet d’una manera compatible amb la xarxa de telecomunicacions actual.

El pròxim objectiu de l’equip és estendre l’experiment a desenes de quilòmetres, cosa que permetria avançar cap a l’internet quàntic, i treballar per crear un hub europeu de tecnologia quàntica a l’entorn de Barcelona. En aquesta xarxa, "la seguretat estaria garantida per les lleis de la física i no per problemes molt difícils de resoldre matemàticament, com passa en la xarxa actual", explica De Riedmatten. La seguretat completa tindria moltes aplicacions en les comunicacions entre governs i en la protecció de secrets industrials o de dades mèdiques, per exemple. A més, permetria connectar ordinadors quàntics per sumar la potència de càlcul de cadascun d’ells o utilitzar-los com a servei de computació al núvol. També donaria resposta a una futura necessitat: "D’aquí vint anys podria haver-hi un ordinador quàntic capaç de hackejar totes les xarxes de comunicació actuals, de manera que l’internet quàntic és una bona solució per evitar-ho", conclou De Riedmatten.