El Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA y Caltech desarrolló un detector cuántico llamado Matriz de rendimiento mejorado para contar cuantos ópticos (PEACOQ) que puede medir fotones individuales de luz con una precisión de 100 billonésimas de segundo a una velocidad de 1.500 millones de fotones por segundo.
Este logro puede abrir la puerta al intercambio masivo de datos cuánticos entre computadoras cuánticas repartidas a lo largo de grandes distancias utilizando una red de comunicaciones cuánticas especial.
PEACOQ
Las computadoras cuánticas utilizan bits cuánticos (qubits) para codificar información, a diferencia de las computadoras convencionales, que transfieren datos como una serie de unos y ceros.
Las partículas fundamentales como los electrones y los fotones se conocen como qubits porque nunca pueden replicarse ni transferirse nuevamente sin ser destruidos. Además, la velocidad a la que la información se degrada cuando se transmite a través de fibras ópticas mediante fotones codificados restringe el tamaño de cualquier red potencial.
Una red cuántica óptica especializada en el espacio libre podría tener nodos espaciales a bordo de satélites que orbitan la Tierra para sortear estas restricciones.
Estos nodos actuarían como retransmisores de datos produciendo pares de fotones entrelazados y enviándolos a dos terminales de computadora cuántica ubicadas a cientos o miles de kilómetros de distancia.
Se requiere un detector muy sensible como PEACOQ para determinar con precisión el momento en que recibe cada fotón y envía los datos que contiene.
El diminuto detector PEACOQ, con un tamaño de sólo 13 micrones, está compuesto por 32 nanocables superconductores de nitruro de niobio en un chip de silicio. Según la NASA, un nanocable es 10.000 veces más delgado que un cabello humano.
La temperatura criogénica necesaria para mantener la condición superconductora de los nanocables del detector es de -458 grados Fahrenheit (menos 272 grados Celsius), que es sólo un grado por encima del cero absoluto.
Deben estar en este estado para convertir los fotones absorbidos en pulsos eléctricos que transmitan la información cuántica.
Fundación PEACOQ
El detector creado para la demostración de tecnología de Comunicaciones Ópticas en el Espacio Profundo (DSOC) de la NASA sirvió como base para PEACOQ.
Aunque DSOC no transmitirá información cuántica, su estación terrestre en el Observatorio Palomar de Caltech en el sur de California necesita la misma alta sensibilidad para contar los fotones individuales que llegan mediante láser desde el transceptor DSOC mientras viaja a través del espacio profundo.
“A corto plazo, PEACOQ se utilizará en experimentos de laboratorio para demostrar comunicaciones cuánticas a velocidades más altas o en distancias mayores”, dijo en un comunicado Ioana Craiciu, investigadora postdoctoral en el JPL y autora principal del estudio.
“A largo plazo, esto podría dar una respuesta a la pregunta de cómo transmitimos datos cuánticos por todo el mundo”.
Como parte de una iniciativa más amplia de la NASA para proporcionar comunicaciones ópticas en el espacio libre entre el espacio y la Tierra, PEACOQ fue desarrollado por el Laboratorio de Microdispositivos del JPL con financiación del programa de Navegación y Comunicaciones Espaciales de la NASA.
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