Comunicación Cuántica

Realizado por:

Victor Viñanzaca

Universidad de CuencaFacultad de IngenieríaEscuela de Informática

Indice

1. Introducción

2. Objetivos

3. Teoría Cuántica

1. Mecánica Cuotica

2. Computación Cuántica

3. El Qubit

4. ¿Qué es la comunicación Cuántica?

1. Como funciona

2. Entrelazamiento Cuántica

3. Teletransportación Cuántica

5. Criptografía Cuántica para proteger redes de Telecomunicaciones

6. Internet Cuántico

7. Record Mundial de teletransportación cuántica

8. Conclusiones

9. Referencias

1. Introducción

• La computación cuántica permite realizar tareas que son imposiblescon la computación cuántica, en nuestro mundo clásico.

• La telecomunicación cuántica o comunicación cuántica es elsistema de telecomunicaciones basados en elentrelazamiento cuántico y la teleportación de datos en sistemassimilares, gracias a las propiedades de la mecánica cuántica.

• Algunas pensábamos que las comunicaciones por fibra óptica era loultimo de lo último en sistemas de transmisión digital, puesestuvimos equivocados ya que la física cuántica ha hecho muchascosas que no pensábamos que era imposible.

1. Introducción

• En la actualidad un grupo de científicos han conseguido crear laque podría considerarse como la primera red de comunicacionescuántica de la historia, en donde los nodos son ni más ni menos queátomos que transmiten datos en forma de fotones, aunque no comoestábamos acostumbrados hasta ahora.

• En el mundo cuántico, los qbits o bits cuánticos pueden representarvarios estados de forma simultánea gracias al principio desuperposición coherente, por ejemplo un “1” y un “0” al mismotiempo, lo que supone un incremento de la velocidad detransmisión aunque algunos científicos.

2. Teoría Cuántica

• Antes de empezar a hablar de la comunicación cuántica es mejor detenerse primero en la computación cuántica y la información cuántica, dos ramas de estudio recientes que, además de estar muy emparentadas con la comunicación cuántica, ayudarán a entender mejor este tema.

2.1. Mecánica Cuántica

• Gracias a ella se han obtenido resultados que seresistían a ser descubiertos con las herramientasclásicas de las que se disponía hasta la fecha.

• Su descubrimiento fue a comienzos de los años 20.

• Desde esa fecha la mecánica cuántica no deja desorprender a los científicos.

• La mecánica cuántica es un conjunto de reglas para laconstrucción de teorías físicas que conciernen almundo de lo microscópico o atómico, para ser másprecisos.

• La mecánica cuántica da lugar a resultados que vanen contra de la intuición.

2.2. Computación Cuántica

• La computación cuántica nace con el objetivo de combinarlas propiedades de la física y las ciencias computacionalespara solucionar problemas de computación.

• Parte básica de la computación cuántica es estudiar lasconsecuencias de dichos efectos en la computacióntradicional.

• A partir de las leyes de la mecánica cuántica se podríandesarrollar nuevos planteamientos en la teoría yprocesamiento de la información.

• Para poder aplicar las teorías cuánticas necesitaremosobtener una computadora cuántica.

2.3. Qubit

• La palabra qubit es una abreviatura de quantum bit.

• Un bit posee un estado, 0 o 1, un qubit también posee estados.

• La diferencia principal entre un bit y un qubit es que éste últimopuede además existir en una superposición de estos dos estados.

• Los números α y β son números complejos, pero en la mayoría delos casos pueden suponerse como reales.

• Con los bits es que, si bien podemos examinar éstos para saber si valen 0 ó 1, eso no ocurre con un qubit, ya que este puede tener varios estados a la ves.

3. ¿Qué es la comunicación cuántica?

• La comunicación cuántica es un proceso deenvío, codificación, recepción y decodificación de la informaciónutilizando como base los principios de la mecánica cuántica.

• Se basa en el fenómeno del entrelazamiento entre partículas, porejemplo entre fotones.

• Una partícula permanezca en cierto modo unidao, técnicamente, correlacionada a otra, a pesar de encontrarse lejosde ella; de esta forma, cuando se produce un cambio en una de laspartículas también se produce en la otra.

3.1 Como funciona

• Sobre la base de las leyes de una física cuántica que una sustanciamuy pequeña podía ser transportada de un lugar a otro sinmoverse de su posición original.

• Se trata de no transportar la materia sino la estructura de un objeto.

• “Una vez alterado el estado de una partícula, se podrá recrear estapartícula en su copia remota”, afirmó Charles Bennet, científico quetrabajó para IBM.

3.2. Entrelazamiento Cuántico

• Albert Einstein decía del entrelazamiento cuántico se trata de unaescalofriante acción a distancia(fantasmal).

• Este fenómeno establece un vínculo entre dos objetos de forma queel estado cuántico de uno no puede describirse completamente sinhacer mención del estado del otro, aun cuando entre los dos mediauna distancia considerable.

• La distancia entre ellas es totalmente irrelevante.

3.3. Teletransportación Cuántica

• La teleportación es una tecnología cuántica única que transfiere un estado cuántico a una localización arbitrariamente alejada usando un estado de entrelazamiento cuántico distribuido y la transmisión de cierta información clásica.

3.3. Teletransportación Cuántica

• Al parecer la teletransportación sí funciona, pero, no está cercano el día en que podamos librarnos del carro, el bus y el tren.

• Teletransportar personas no está prohibido, pero “sería tan difícil que nadie está pensando seriamente en ponerlo en práctica”. Con todo, la teletransportación cuántica tendrá aplicaciones interesantes, por ejemplo, en computación cuántica, así como en la comunicación puesto que ya se logró tele transportar información.

4. Criptografía cuántica para proteger redes de telecomunicaciones

• En la comunicación cuántica se ha creado una forma de proteger lasredes de telecomunicaciones usando criptografía cuántica sin lanecesidad del gasto dedicado a la fibra óptica.

• Es un paso hacia la seguridad perfecta para todo, desdetransacciones con tarjetas de crédito a registros sanitarios privados.

• La criptografía cuántica depende de las normas de la teoría cuánticade generar códigos no rastreables que encriptan los datos de unmodo que revela si han sido espiados o falsificados.

• Pero hasta ahora, las claves cuánticas para codificar y descodificar lainformación tenían que enviarse en fotones sencillos, o partículas deluz, a través de una fibra óptica separada de la línea que lleva losdatos

4. Criptografía cuántica para proteger redes de telecomunicaciones

• Trabajos anteriores han logrado usar la criptografía cuántica enfibras ópticas compartidas, pero sólo en distancias muy cortas, concapacidad baja, o con datos en movimiento sólo en una dirección.

• Los investigadores dijeron que su sistema puede recorrer más de 50kilómetros con datos yendo y viniendo y cuenta con una capacidadde encriptado 50.000 veces lo registrado para la misma distancia.

5. Internet Cuántico

• Una investigación realizada en Austria dice que por la fibra ópticase podría llevar información cuántica.

• Logrado por primera vez transferir directamente informacióncuántica almacenada en un átomo a una partícula de luz, lo queteóricamente permitiría en un futuro que los datos fueran enviadosa través de fibra óptica a un átomo de distancia.

5. Internet Cuántico

• Gracias a las extrañas leyes de la mecánica cuántica, las computadoras cuánticas del futuro serán capaces de llevar a cabo ciertas tareas de cálculo mucho más rápido que las computadoras convencionales.

• Un futuro Internet cuántico, es decir, una red de ordenadores cuánticos unidos por canales ópticos, tendría que transferir información en partículas individuales de luz, conocidas como fotones y estos serían transportados a través de fibra óptica a un sitio distante.

• Los estados EEUU también están investigando sobre este tema del internet cuántico.

6. Récord mundial de teleportación cuántica en canarias.

• Científicos de Austria, Canadá, Alemania yNoruega han logrado transferir propiedadesfísicas de una partícula de luz a otramediante teleportación cuántica, a unadistancia récord de 143 km.

• Los científicos tuvieron que 'entrelazar'cuánticamente las partículas.

• Eric Wille, supervisor del proyecto para laESA.

• Se utilizó un láser de luz verde y seinstalaron detectores de fotones muysensibles, estableciendo dos canales decomunicación (uno clásico y otro cuántico).

6. Récord mundial de teleportación cuántica en canarias.

• "El siguiente paso será conseguir lateleportación con un satélite en órbita, parademostrar que la comunicación cuántica esposible a escala global", comenta RupertUrsin, de la Academia Austriaca deCiencias.

• La teleportación cuántica puede ayudar acrear una futura generación deordenadores ultrapotentes y sistemas decomunicación encriptado.

• En el futuro será posible emplear este tipode teleportación en las futuras misionesespaciales.

7. Conclusiones

• Por lo tanto la computación cuántica como la comunicación cuántica es una excelente oportunidad de investigación y desarrollo para informáticos y expertos en ciencias de la computación. Por estar en sus inicios, esta nueva rama se verá su potencial en los próximos años, en la se dejaran de usar nuestras computadoras clásicas ya que con la implementación de la comunicación cuántica debemos tener computadoras cuánticas para poder descifrar la información transmitida.

• También se puede decir que el futuro ya no tendremos que preocuparnos por la cantidad de información que transmitiremos ya que con la información cuántica podremos transferir información de forma rápida sin importar la cantidad de información.

Referencias

• [1]http://es.wikipedia.org/wiki/Telecomunicaci%C3%B3n_cu%C3%A1ntica

• [2]http://eleconomista.com.mx/entretenimiento/2012/09/12/comunicacion-cuantica-se-acerca-toda-velocidad

• [3]http://www.slideshare.net/DreamCrafter/introduccion-a-la-computacion-cuantica

• [4]http://www.tec.url.edu.gt/boletin/URL_12_SIS01.pdf

• [5]http://www.monografias.com/trabajos12/arqcuan/arqcuan.shtml

• [6]http://erumagazine.blogspot.com/2013/05/eeuu-desarrolla-el-internet-cuantico-en.html

• [7]http://www.doctortecno.com/noticia/investigadores-usan-criptografia-cuantica-para-proteger-redes-telecomunicaciones

• [8]http://www.fis.cinvestav.mx/~orosas/REVCINV/p12.pdf

• [9] Progress Toward Quantum Communications Networks:

• Opportunities and Challenges, Robert J. Runser*a,b, Thomas Chapurana, Paul Tolivera, Nicholas A. Petersa, Matthew S. Goodmana, Jon T. Kosloskib, Nnake Nwekeb, Scott R. McNownb, Richard J. Hughesc, Danna Rosenbergc, Charles G. Petersonc, Kevin P. McCabec, Jane E. Nordholtc, Kush Tyagic, Philip A. Hiskettc, Nicholas Dallmannc

• [10] Quantum Communication, Ilan Kremer.