Quantum Internet is Few Years Away
19
enero
2018

Quantum Internet is Few Years Away (Artículo traducido al final de la página)

Dr. Modar Shbat.

Ingeniería en Telemática (Redes y Telecomunicaciones), UPSLP.

China has vastly expanded the scope of quantum signaling by launching a new advanced satellite (called Micius) that is able to achieve the quantum entanglement across long distances. Unlike the conventional satellites, this satellite does not radiate radio waves. Instead, it is designed to send and receive data bits encoded in delicate photons of infrared light. This work can be considered as a test for the upcoming technology known as quantum communications that could be far more secure than any modern data transmission system.

The Quantum key distribution (QKD) is based on the principle of quantum entanglement where sending a photon of quantum entanglement to both sides of the communication is required. According to physics, regardless of the distance, two entangled particles function as the same particle. Thus, whatever properties one has, the other will as well. Quantum teleportation does not actually send a whole particle to another point in space, but it does send information between two entangled particles. As a result, we can see the way to a true quantum internet.

The QKD system uses individual light quanta in quantum superposition states to guarantee unconditional communication security between distant parties. In practice, the achievable distance for QKD has been limited to a few hundred kilometers owing to the channel loss of fibers that exponentially reduced the photon rate. Satellite-based QKD system promises to establish a global-scale quantum network by exploiting the negligible photon loss.

The most immediate benefit of the quantum internet is the new security level. A set of entangled particles can operate like a kind of un-crackable pass-code. Each particle in your theoretical quantum-internet computer contains a qubit (the smallest chunk of quantum computing information) shared undetectably with its entangled twin in the computer on the other side of the established communication link. If any attempt to read or hack the qubits on one side, the act of observing a particle will change its quantum state in a way that can be detected.

The quantum internet based on quantum network is facing different kind of problems but the technology is under extensive research efforts to overcome all the technical barriers and imperfections. More information and details can be found in the following links:

https://arxiv.org/abs/1707.00542
https://arxiv.org/abs/1707.01339

A simple explanation about the technology can be found in this video:

https://www.youtube.com/watch?v=4QlcKuxDGrs

 

La internet cuántica está a pocos años de distancia

Dr. Modar Shbat.

Ingeniería en Telemática (Redes y Telecomunicaciones), UPSLP.

China ha logrado grandes avances en el uso de tecnologías cuánticas aplicadas a las telecomunicaciones mediante el lanzamiento del satélite de alta tecnología Micius que es capaz de lograr el denominado entrelazamiento cuántico sin importar las enormes distancias implicadas en este tipo de sistemas. A diferencia de los satélites convencionales, este satélite no emite ondas de radio. En su lugar, este satélite es diseñado para enviar y recibir bits codificados en los delicados fotones de la luz infrarroja. Este trabajo puede ser considerado como una prueba para la nueva tecnología conocida como comunicación cuántica que podría llegar a ser el sistema de comunicación más seguro que cualquier otro sistema de comunicación actual.

La distribución de clave cuántica (QKD por sus siglas en inglés Quantum Key Distribution) se basa en el principio de entrelazamiento cuántico en cual se requiere enviar un fotón de entrelazamiento al transmisor y al receptor. De acuerdo a los físicos, dos partículas entrelazadas funcionan como si fueran una sola partícula sin importar su distancia. De esta forma, cualquier característica que se pudiera modificar en una partícula también se verá modificada en la otra partícula, esto se conoce como teleportación. La teleportación cuántica no transporta una partícula a otro punto en el espacio, si no que transporta información entre dos partículas entrelazadas. Este es el principio de transferencia de información para lograr un verdadero internet cuántico.

Los sistemas QKD utilizan cuantos de luz en superposición de estados cuánticos para garantizar la seguridad incondicional de la comunicación entre dos puntos distantes. En la práctica, la distancia lograda para sistemas QKD se ha limitado a unos cientos de kilómetros debido a las características de las fibras ópticas existentes utilizadas, en particular la reducción exponencial en el caudal de fotones al incrementarse la distancia de la fibra óptica. Los sistemas satelitales basados en QKD prometen establecer una red cuántica de escala global al explotar la insignificante pérdida de fotones que poseen.

El beneficio más inmediato del internet cuántico es el nuevo nivel de seguridad que posee. Un conjunto de partículas entrelazadas puede operar como un tipo de codificación imposible de abrirse por terceros. Cada partícula en tu computadora conectada a la internet cuántica contendría un qubit (el elemento más pequeño de información cuántica) compartido indetectablemente con su partícula gemela con la que esta entrelazado, en el otro punto del sistema de comunicación. Si alguien intenta leer o modificar el qubit en un lado, el acto de observar una partícula cambiara su estado cuántico de tal forma que se detecta esta intrusión.

La internet cuántica basada en redes cuánticas afronta diferentes tipos de problemas, sin embargo, esta tecnología está sometida a una muy ardua investigación para superar estas barreras técnicas. Más información y detalles pueden ser encontrados en los siguientes enlaces:

https://arxiv.org/abs/1707.00542
https://arxiv.org/abs/1707.01339

Una explicación sencilla respecto de esta tecnología puede encontrase en este video:

https://www.youtube.com/watch?v=4QlcKuxDGrs

En la Universidad Politécnica de San Luis Potosí, tenemos una planta docente de calidad internacional y que se mantiene al pendiente de las innovaciones que van surgiendo en las áreas de nuestra especialidad. De esta forma nuestros alumnos se encuentran actualizados y listos para contribuir al desarrollo de nuestra economía.

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