El nou repetidor quàntic obre el camí a la transmissió de dades quàntiques a gran distància

Els físics han dissenyat un nou mètode per transmetre grans quantitats de dades a llargues distàncies que requereix molts menys recursos que els mètodes anteriors, cosa que aproxima la realització de la transmissió de dades quàntiques de llarga distància. Els resultats poden conduir al desenvolupament de futures xarxes quàntiques, com ara un Internet quàntic a escala mundial.

El treball ofereix un esquema eficient i escalable per a la comunicació quàntica de llarga distància ja que es creu que aquest serà un ingredient essencial per a una futura Internet quàntica, on es transmetran grans quantitats de dades quàntiques. El més important, a diferència de les propostes anteriors, els recursos requerits (per qubit transmès) a cada estació repetidora no s'escalfen amb la distància, la qual cosa fa que la transmissió de dades quàntiques sigui més eficient.
El nou mètode es basa en un tipus alternatiu de repetidor quàntic basat en un dispositiu que genera l'enlairament quàntic en ubicacions distants en una xarxa quàntica per combatre la pèrdua de senyal, una mica ve a ser com un amplificador que augmenta el senyal en les xarxes de comunicació clàssiques.

L'avantatge més gran del nou repetidor quàntic és que la transmissió de dades quàntiques permet distàncies més llargues molt més fàcilment que amb repetidors quàntics anteriors. Normalment, a mesura que augmenta la distància de transmissió, es necessiten més recursos (qubits) a cada estació repetitiva. En esquemes anteriors, la quantitat de recursos creix polilogarítmicament o fins i tot polinomicament en cada estació de repetició amb la distància.
Mitjançant el nou repetidor quàntic, la quantitat de recursos per qubit transmesa es manté constant a cada estació repetitiva; és a dir, és totalment independent de la distància. Això permet que les dades quàntiques es transmetin a distàncies llargues arbitràriament utilitzant una quantitat relativament petita de recursos. En la seva implementació actual, el mètode utilitza uns quants cent qubits a cada estació repetidora, i pot arribar a distàncies intercontinentals.

 Com expliquen els físics, la clau darrere del nou repetidor quàntic és un protocol de destil·lació entrellaçat anomenat hashing, que genera parells perfectes de qubits entrellaçats. Els investigadors també van utilitzar una implementació optimitzada basada en la mesura, el que redueix considerablement el soroll. Aquestes eines proporcionen una alta tolerància a l'error i altes taxes de transmissió, que permeten la transmissió de dades quàntiques en escenaris realment sorollosos, com ara un Internet quàntic.
Només pensar en Internet que ha crescut amb els anys, on la transmissió de dades ha augmentat dramàticament, permet imaginar un Internet quàntic, on es transmeten quantitats d'informació clàssica en comptes de dades clàssiques. De fet, s'han discutit diverses aplicacions molt interessants d'aquesta transmissió de dades quàntiques, entre elles la criptografia quàntica, la computació quàntica distribuïda i la detecció distribuïda la qual requereix grans claus i, per tant, també grans taxes de transmissió quàntica. Es pot dir una cosa similar sobre la possibilitat de computació quàntica distribuïda.
En el futur, els investigadors pretenen ampliar els nous aparells de repetició quàntica per treballar amb xarxes més grans.

La proposta actual és per a la comunicació punt a punt entre un transmissor i un receptor ja que es te la intenció d'utilitzar idees similars per a xarxes quàntiques multicompartides amb molts usuaris. A més, actualment s'estan investigant esquemes nous on s'intenta aplicar tècniques similars a petites escales, prenent algunes de les idees del protocol de Hash. Això podria tenir un impacte en una escala de temps més curta, quan es construeixin els primers prototips de sistemes de comunicació quàntica.

Font: Physical Review Letters