Entrelazamiento cuántico a bordo de un pequeño satélite

El entrelazamiento cuántico es un insólito fenómeno que se produce cuando dos o más partículas interactúan de tal manera que el comportamiento de cada partícula depende del comportamiento de las demás. Por ejemplo, si en un par de partículas entrelazadas se observa que una partícula tiene un espín específico, la otra partícula observada al mismo tiempo tendrá el espín opuesto. Lo desconcertante es que, tal como se ha confirmado en experimentos anteriores, esta relación es independiente de la distancia que separa a las partículas; estas pueden estar en extremos distintos de la misma habitación, o en ciudades separadas por muchos kilómetros de distancia, e incluso, presumiblemente, en galaxias distintas. Si el comportamiento de una de las partículas cambia, el comportamiento de la otra partícula entrelazada cambia simultáneamente, sin importar lo lejos que estén una de la otra.

Aunque es mucho lo que se desconoce sobre este enigmático fenómeno, lo que se sabe de él es suficiente para sacarle provecho práctico, concretamente en un campo tecnológico emergente conocido como “comunicación cuántica”.

En un paso decisivo hacia la creación de una red global futura de comunicaciones cuánticas, unos investigadores han conseguido la generación y la detección de entrelazamiento cuántico a bordo de un pequeño satélite del tipo conocido como CubeSat, en órbita a la Tierra y con un peso de menos de 2,6 kilogramos.

En el futuro, este nuevo sistema ensayado en órbita terrestre podría formar parte de una red cuántica global que transmita señales cuánticas a receptores en la Tierra o en otras naves espaciales.

El equipo de Aitor Villar, del Centro de Tecnologías Cuánticas en la Universidad Nacional de Singapur, preparó e incorporó en el satélite SpooQy-1 un dispositivo capaz de generar entrelazamiento cuántico. El satélite se puso en órbita desde la Estación Espacial Internacional el 17 de junio de 2019. El instrumento generó con éxito pares de fotones entrelazados cuánticamente, a temperaturas de entre 16 grados centígrados y 21,5.

Los investigadores desarrollaron una fuente miniaturizada de entrelazamiento cuántico que mide solo 20 por 10 centímetros. (Foto: Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore)

Esta demostración deja claro que esta tecnología miniaturizada de entrelazamiento cuántico funciona y además consume poca energía, tal como destaca Villar. "Este es un paso importante hacia un enfoque rentable para el despliegue de constelaciones de satélites que puedan dar servicio a redes cuánticas globales".

Los investigadores están trabajando ahora con RALSpace en el Reino Unido para diseñar y construir un satélite cuántico similar al SpooQy-1 con las capacidades necesarias para proyectar fotones entrelazados cuánticamente desde el espacio hasta un receptor en la superficie de la Tierra. Se planea efectuar una demostración de este tipo durante una misión en 2022. También están colaborando con otros equipos de expertos con el objetivo de mejorar la capacidad de los CubeSats para contribuir a sustentar las redes cuánticas. (Fuente: NCYT Amazings)