El internet cuántico ya está aquí — y funciona con la misma IP que tus memes en la app de mensajería

Los ingenieros de la Universidad de Pensilvania por primera vez llevaron las tecnologías basadas en la física cuántica desde el banco de laboratorio a líneas comerciales de fibra óptica, utilizando además la misma IP que alimenta la web convencional. El trabajo, descrito en la revista Science, demostró que señales frágiles pueden viajar por la misma infraestructura que el tráfico diario. La verificación se hizo en la fibra del campus de Verizon.

El diminuto chip Q-chip combina datos clásicos con estados especiales y, lo que importa, habla el lenguaje de los protocolos de red modernos. Por primera vez en una fibra urbana en servicio, un único chip no solo transmitió esos pulsos, sino que también compensó automáticamente las interferencias, empaquetó la parte de control y la carga útil en paquetes de Internet habituales y las dirigió a sus destinos con herramientas estándar de gestión.

La base del sistema es el entrelazamiento de partículas, cuando el cambio en una de ellas se relaciona instantáneamente con la otra. Si se logra explotar esta propiedad de forma fiable, las instalaciones de cálculo podrán unirse y compartir potencia, lo que abriría la puerta a sistemas de IA más rápidos y eficientes, y aceleraría el desarrollo de fármacos y materiales inaccesibles incluso para los superordenadores.

El principal reto para escalarlo es que cualquier medición destruye ese estado excepcional. En las redes habituales se inspeccionan los datos en ruta para decidir el encaminamiento, pero aquí ese procedimiento es inaceptable. Viene a la mente el experimento mental del gato de Schrödinger: mientras la tapa esté cerrada, el sistema no debe revelar su estado, porque entonces desaparece la propia singularidad del fenómeno.

Para sortear esa limitación, el equipo creó el Q-Chip —siglas de Quantum-Classical Hybrid Internet by Photonics— que sincroniza los paquetes convencionales y la delicada carga útil. La parte de control va por delante y se encarga de la navegación, y el contenido sigue a continuación en “contenedores” cerrados. Gracias a esto se puede medir la cabecera sin tocar el adjunto y, al mismo tiempo, utilizar la misma IP y las mismas herramientas de gestión que emplea Internet hoy.

Las líneas urbanas reales están lejos del ideal: la temperatura varía por el clima, las estructuras vibran por obras y tráfico, e incluso aparece actividad sísmica. Los autores aplicaron un método de corrección que se basa en la similitud del efecto de las perturbaciones sobre el frente de control y sobre la propia carga útil: midiendo lo primero se puede reconstruir lo segundo sin destruir su naturaleza. En las pruebas la precisión se mantuvo por encima del 97 por ciento. La tecnología en silicio y los procesos de fabricación convencionales implican que es relativamente sencillo escalar este chip a producción en serie.

El tramo de demostración incluye ahora un servidor y un nodo remoto en dos edificios, conectados por aproximadamente un kilómetro de fibra de Verizon. Para ampliar la red basta fabricar más chips y conectarlos a las fibras ya tendidas en Filadelfia.

El principal obstáculo a distancias superiores a las urbanas es que no es posible amplificar estas señales sin perder el entrelazamiento. Hoy en día, por fibra convencional a larga distancia se transmiten principalmente claves para comunicaciones ultraseguras, donde se usan pulsos coherentes débiles para generar números aleatorios; eso sirve para criptografía, pero no para enlazar entre sí procesadores de nuevo tipo. No obstante, el trabajo del grupo de Pensilvania mostró compatibilidad con el enrutamiento por paquetes, el conmutado dinámico y la resistencia integrada a interferencias, todo funcionando con los mismos protocolos que gobiernan las redes actuales.

El proyecto estuvo dirigido por el profesor Liang Feng (departamentos de ciencia de materiales e ingeniería eléctrica); los coautores incluyen a los doctorandos Robert Broberg e Ichi Zhang; fue Zhang quien dirigió la parte experimental y describió el esquema en el que el pulso de control va delante de la carga útil.

Los miembros del equipo comparan esta etapa con principios de los años 90, cuando las universidades conectaron por primera vez sus redes locales y abrieron un camino a cambios cuyo alcance entonces nadie pudo prever. El potencial es comparable: si el esquema probado sirve de base para un piloto a gran escala, tendremos un cimiento real para una Internet de nueva generación.