Fent un salt quàntic en la comunicació quàntica

La comunicació quàntica, que assegura la seguretat absoluta de les dades, és una de les branques més avançades de la segona revolució quàntica. En la comunicació quàntica, les parts participants poden detectar qualsevol intent d'espionatge recorrent al principi fonamental de la mecànica quàntica: una mesura afecta la quantitat mesurada. Per tant, es pot detectar la mera existència d'un tafaner mitjançant la identificació dels rastres que deixen enrere les seves mesures del canal de comunicació.

El principal inconvenient actual de la comunicació quàntica és la lentitud de la transferència de dades, limitada per la velocitat a la qual les parts poden realitzar mesuraments quàntics.
Els investigadors de la Universitat Bar-Ilan han elaborat un mètode que supera aquest "límit de velocitat", i permet augmentar la velocitat de transferència de dades en més de 5 ordres de magnitud. Les seves conclusions es van publicar recentment a la revista Nature Communications.

La detecció d'homodines és una pedra angular de l'òptica quàntica que actua com una eina fonamental per al tractament de la informació quàntica. Tanmateix, el mètode homodínic estàndard pateix una limitació d'amplada de banda forta. Mentre que els fenòmens òptics quàntics, explotats per a la comunicació quàntica, poden abastar fàcilment un ample de banda de molts THz, els mètodes de processament estàndard d'aquesta informació estan inherentment limitats al rang de MHz a GHz accessible electronicament, deixant una bretxa espectacular entre els fenomens òptics rellevants que s'utilitza per portar la informació quàntica, i la capacitat de mesurar-la. Per tant, la taxa a la qual es pot processar la informació quàntica és fortament limitada.
En el seu treball, els investigadors substitueixen la no linealitat elèctrica que serveix com a cor de la detecció homodínica, que transforma la informació quàntica òptica en un senyal elèctric clàssic, amb una no linealitat òptica directa, transformant la informació quàntica en un senyal òptic clàssic. D'aquesta manera, el senyal de sortida de la mesura roman en el règim òptic, i conserva les enormes ofertes de fenomens d'ample de banda.

"Oferim una mesura òptica directa que conserva l'ample de banda de la informació, en comptes d'una mesura elèctrica que compromet l'ample de banda de la informació òptica quàntica", diu el Dr. Yaakov Shaked, que va realitzar la investigació durant el seu doctorat. Per demostrar aquesta idea, els investigadors realitzen una mesura simultània d'un estat òptic quàntic d'ultra banda ampla, que abasta 55 MHz, presentant comportaments no clàssics en tot l'espectre. Tal mesura, utilitzant el mètode estàndard, seria pràcticament impossible.
La recerca es va realitzar a través d'una col·laboració entre els Laboratoris d'Òptica Quàntica del Professor Avi Pe'er i del Professor Michael Rosenbluh, juntament amb Yoad Michael, el Doctor Rafi Z. Vered i Leon Bello del Departament de Física i l'Institut de Nanotecnologia i Materials Avançats a la Universitat Bar-Ilan.

Aquesta nova forma de mesurament quàntic també és rellevant per altres branques de la segona revolució quàntica, com la informàtica quàntica amb súperpoders, la detecció quàntica amb súper sensibilitat i la imatge quàntica amb súper resolució.

Font: Nature Communications