Des de fa anys, la Xina, EUA i Europa competeixen per ser els primers a arribar a la supremacia quàntica, un ampli terme que suposa la creació d’ordinadors amb una rapidesa i poder de càlcul molt superior als actuals connectats per una xarxa de comunicació inexpugnable.
L’any passat la Xina va crear un ordinador quàntic que va desbancar el fabricat per Google i va resoldre en poc més de tres minuts un problema matemàtic que un ordinador normal trigaria a solucionar uns 2.500 milions d’anys.
La Xina és també líder en comunicació quàntica, que consisteix a enviar claus per desxifrar missatges secrets usant les sorprenents propietats de les partícules de llum: els fotons. Aquestes partícules microscòpiques poden estar entrellaçades entre si, de manera que estan en el mateix estat tot i que les separin milers o milions de quilòmetres. Enviar missatges amb fotons entrellaçats és possiblement la manera de comunicació més segura: si un espia intenta entrar al sistema els fotons trenquen el seu enllaç, el missatge xifrat es perd i salta l’alarma que hi ha hagut una intrusió. La supremacia quàntica és un objectiu estratègic tant per a països que vulguin transmetre missatges secrets com per a empreses que manegen dades sensibles de milers de milions de persones.
Castelldefels, al cim de la investigació tecnològica
No obstant això, un grup d’investigadors de l’Institut de Ciències Fotòniques (ICFO), ubicat a al campus de la UPC a Castelldefels, l’ha guanyat una petita gran batalla a l’gegant asiàtic. Un dels majors problemes sense resoldre de la comunicació quàntica és que la fibra òptica no pot transmetre parells de fotons entrellaçats a més de 100 quilòmetres. El senyal es perd. Per poder ampliar el rang cal fabricar repetidors, una qüestió trivial en telecomunicacions convencionals però endimoniada quan es tracta de la quàntica, ja que cal emmagatzemar els fotons en memòries quàntiques fetes de vidres els àtoms poden conservar durant un temps la partícula entrellaçada en el seu interior.
L’equip de l’ICFO dirigit per Hugues de Riedmatten demostra en un article publicat a la portada de la prestigiosa revista Nature l’emmagatzematge de dos fotons entrellaçats en dues memòries quàntiques que estaven a 10 metres de distància. L’estudi suposa una prova de concepte clau, ja que els investigadors han fet servir fotons amb unes propietats que permetrien enviar missatges quàntics utilitzant la fibra òptica convencional que ja fa servir internet. A més són els primers a demostrar que la seva comunicació té fins a 60 maneres diferents d’emmagatzemar els fotons, una fita clau en aquest camp.
«Aquest treball és la demostració d’un primer pas cap a un repetidor quàntic», explica Riedmatten. Les memòries emmagatzemen el fotó durant tot just 25 milionèsimes de segon, suficient per demostrar que podria establir-se una xarxa de repetidors viable treballant amb partícules que viatgen a la velocitat de la llum.
Samuele Grandi, un altre membre de l’equip, explica que ja estan preparant un experiment similar entre una memòria quàntica localitzada a l’ICFO, amb seu a Castelldefels, i una altra a la ciutat de Barcelona a 35 km.
Jelena Rakonjac, una altra de les autores de l’estudi de l’ICFO, explica que aquest futur internet quàntic no substituirà l’actual, sinó que el complementarà. Les xarxes de comunicació quàntica serviran per transmetre les claus que permetin desxifrar missatges encriptats transmesos de forma convencional. Si algú intenta penetrar en les memòries quàntiques per espiar, la clau desapareix i el missatge és indesxifrable. «Això pot ser de gran utilitat per a comunicacions oficials secretes, per a la banca i també per compartir dades personals molt delicats, com historials mèdics entre hospitals», assenyala la investigadora.
Riedmatten adverteix que encara estem a les albors de la comunicació i computació quàntica. «Probablement aquesta dècada vegem les primeres xarxes quàntiques a distàncies de 500 o fins i tot 1.000 quilòmetres. Però tenir una xarxa funcional que arribi a tots com ho fa Internet portarà molts anys, si no dècades», explica.
A finals d’aquest estiu conclourà el primer gran projecte de la Unió Europea en aquest camp, conegut com Aliança per un Internet Quàntic. El projecte ha costat més de 10 milions d’euros. El seu objectiu és traçar un primer pla del que serà la primera xarxa de comunicació quàntica d’Europa.
