El principal obstáculo para construir redes cuánticas a escala ha sido, durante décadas, la fragilidad de las señales cuánticas cuando viajan por los cables de fibra óptica. Investigadores del Laboratorio Nacional de Brookhaven y la Universidad de Stony Brook han dado un paso relevante para sortear ese obstáculo: han demostrado la transmisión de información cuántica a través de 13 millas (unos 21 kilómetros) de espacio abierto en el área de Nueva York, sin cables físicos de por medio.
El resultado, publicado esta semana, demuestra que los fotones entrelazados pueden mantenerse coherentes en su estado cuántico lo suficiente como para transmitir información entre dos puntos separados por esa distancia usando el aire como medio, no la fibra. Es un resultado significativo porque la alternativa al aire libre para redes cuánticas metropolitanas es la fibra especializada, que tiene costes de instalación prohibitivos y limitaciones de distancia propias.
¿Por qué es difícil hacer esto?
Las redes cuánticas transmiten información usando las propiedades cuánticas de la luz, específicamente fotones en estados de entrelazamiento cuántico. El entrelazamiento es una correlación entre partículas que persiste independientemente de la distancia, pero que es extremadamente sensible a cualquier perturbación del entorno.
En fibra óptica, esa perturbación viene de las imperfecciones del material, la temperatura, la vibración mecánica y la absorción de fotones. Las señales cuánticas se degradan con la distancia, y aunque existen técnicas como los repetidores cuánticos para extender el alcance, su implementación práctica es compleja y costosa.
En el aire libre, el problema es diferente pero igualmente desafiante: la turbulencia atmosférica, la dispersión por partículas y las variaciones de temperatura crean fluctuaciones en el índice de refracción que distorsionan el camino de los fotones. A 13 millas en el área metropolitana de Nueva York —con su densidad de tráfico, edificios, fuentes de calor y variaciones climáticas— mantener esa coherencia es un logro de ingeniería óptica.
Los investigadores de Brookhaven y Stony Brook no han publicado todos los detalles técnicos de cómo lo consiguieron, pero el resultado sugiere que han conseguido compensar las perturbaciones atmosféricas de forma suficientemente eficiente para mantener el entrelazamiento en la distancia demostrada.
¿Para qué sirve una red cuántica en el aire?
La aplicación más directa es la distribución cuántica de clave (QKD, Quantum Key Distribution): un método de cifrado cuyas claves son físicamente imposibles de interceptar sin alterar el estado cuántico del fotón, lo que haría detectable cualquier espionaje. Una red QKD metropolitana que no requiera cable de fibra podría conectar instituciones financieras, oficinas gubernamentales, hospitales o centros de investigación con un nivel de seguridad de las comunicaciones que los sistemas convencionales de criptografía no garantizan frente a ordenadores cuánticos futuros.
La segunda aplicación es la computación cuántica distribuida: conectar nodos de computación cuántica separados físicamente para que puedan compartir estados cuánticos y colaborar en problemas que ninguno podría resolver solo. Eso requiere redes cuánticas de baja pérdida y alta fidelidad, exactamente lo que este resultado está demostrando en entornos reales.
La tercera aplicación es más de infraestructura que de producto: la posibilidad de tender internet cuántica sobre ciudades sin necesidad de excavar zanjas para cables. Una red cuántica inalámbrica metropolitana a escala sería mucho más fácil de desplegar y mantener que su equivalente en fibra.
¿Cuánto falta para que esto sea una red real?
El resultado de 13 millas es una demostración de principio. Entre ese resultado y una red cuántica metropolitana funcional hay múltiples brechas de ingeniería: estabilidad en condiciones climáticas variables, alineamiento continuo de los haces ópticos, escalado a múltiples nodos, y verificación de la fidelidad del entrelazamiento en condiciones de uso real en lugar de condiciones de laboratorio. La urgencia de comunicaciones más seguras tiene ejemplos concretos en el mundo de la IA: la vulnerabilidad de sandbox en Claude Cowork, que reveló cómo un agente con acceso a archivos compartidos puede leer datos sensibles en tránsito, es exactamente el tipo de ataque que el cifrado cuántico —basado en fotones entrelazados, no en matemáticas factorizables— haría computacionalmente inviable de interceptar. La carta Pax Silica enviada a 35 países refleja exactamente esa urgencia a escala de estado. Las preferencias y patrones de trabajo que hoy configuras en la IA integrada en Google Docs con instrucciones personalizadas son exactamente el tipo de datos sensibles que una red cuántica metropolitana protegería: información que viaja cifrada convencionalmente y que quedaría expuesta ante ordenadores cuánticos futuros capaces de factorizar el cifrado actual. Y la carrera de chips en China tiene su equivalente en la carrera cuántica: ambas definen qué infraestructura define el poder tecnológico en la próxima década.
¿Cuánto falta para una internet cuántica metropolitana funcional?
Los propios investigadores de Brookhaven y Stony Brook son cuidadosos en no sobreprometer. La demostración de 21 km al aire libre es un resultado de laboratorio riguroso, pero está a considerable distancia de una red cuántica metropolitana que funcione en condiciones operativas reales. Los pasos siguientes son: demostrar la misma coherencia bajo variaciones climáticas reales (lluvia, niebla, temperatura extrema), construir un nodo de red con múltiples fuentes y destinos (no solo punto a punto), demostrar la integración con sistemas de criptografía convencional para entornos híbridos, y reducir el coste de los equipos de generación y detección de fotones hasta niveles que hagan la infraestructura comercialmente viable. Cada uno de esos pasos representa años de investigación y desarrollo. La estimación más optimista de investigadores del sector sitúa las primeras redes cuánticas metropolitanas funcionales —con usos reales, no solo demostraciones— en el rango de cinco a diez años. China tiene un programa de red cuántica muy avanzado que ya conecta ciudades con fibra (no al aire libre); EE.UU. está invirtiendo en el campo a través del Departamento de Energía y sus laboratorios nacionales, de los que Brookhaven es uno de los más activos. El resultado de hoy posiciona a EE.UU. como actor relevante en la carrera por la infraestructura cuántica inalámbrica.
El resultado de 21 km al aire libre tiene implicaciones prácticas para la estrategia de red cuántica nacional. Las redes cuánticas metropolitanas que dependen de fibra óptica enfrentan costes de despliegue de infraestructura que pueden ser prohibitivos en zonas urbanas densas. La alternativa de transmisión al aire libre —si la coherencia puede mantenerse en condiciones climáticas variables— reduciría la necesidad de cableado costoso entre nodos cuánticos en edificios clave como bancos centrales, centros de datos gubernamentales y hospitales.
☞ El artículo completo original de Natalia Polo lo puedes ver aquí
