Investigadores norteamericanos quieren crear un protocolo cuántico de Internet

La computación cuántica está revolucionando la capacidad de investigar y resolver los grandes retos a los que se enfrenta la humanidad en diferentes campos de la ciencia, como la meteorología, el cambio climático, la genética, la medicina o la investigación espacial, entre otros. Pero las capacidades de los ordenadores cuánticos superan en muchos órdenes de magnitud a las de las plataformas de datos de que se alimentan y de las redes que proporcionan acceso a esta información.

Para superar estas barreras, el Departamento de Energía de los Estados Unidos ha decidido financiar un innovador proyecto de Argonne National Laboratories, que persigue la creación de un nuevo protocolo cuántico de Internet, al que destinará unos fondos de 61 millones de dólares. Estos investigadores trabajarán en el desarrollo de sistemas de comunicaciones de fotón único, almacenamiento espintrónico cuántico y en un protocolo de Internet que sea capaz de vincular múltiples sistemas de comunicaciones cuánticas, de forma similar a como lo hacen los protocolos actuales de la Red, pero con capacidades a la altura de esta nueva tecnología informática.

En su anuncio, la secretaria de Energía de Estados Unidos, Jennifer M. Granholm, explica que “aprovechar el mundo cuántico creará nuevas formas de computadoras y acelerará nuestra capacidad para procesar información y abordar problemas complejos como el cambio climático. El DOE y nuestros laboratorios en todo el país están liderando el camino en esta investigación crítica, que fortalecerá nuestra competitividad global y ayudará a acaparar los mercados de estas industrias en crecimiento que proporcionarán las soluciones del futuro”.

El trabajo de Argonne se enfocará en tres proyectos, que son la búsqueda de mejores sistemas de comunicaciones, el almacenamiento basado en efectos cuánticos y la vinculación de múltiples sistemas cuánticos que permita la interoperabilidad entre sistemas de redes cuánticas. Esta idea de comunicaciones cuánticas trata de conseguir una forma de operar a una latencia ultra baja con un mínimo consumo de energía, empleando emisores cuánticos que producen una sola partícula de luz.

Los investigadores explican que estos emisores son de un tamaño diminuto, que puede ser incluso de un solo átomo. Para crearlos, el Centro de Materiales a Nanoescala (CNM) de Argonne ha lanzado el proyecto QuEEN-M (Microscopio de nanomateriales electrónicos emisores cuánticos), que creará un microscopio capaz de visualizar las características de los emisores nanoscópicos, lo que les permitirá diseñarlos y fabricarlos para que puedan usarse en las futuras redes cuánticas.

El proyecto que aborda el almacenamiento espintrónico enfocado a la computación cuántica estará liderado por el laboratorio AQuISS (Atomic Quantum Information Surface Science), que está trabajando en una tecnología que asocia los giros o espín de las partículas a los defectos que generan en el interior de un material cristalino, que puede ofrecer una densidad inmensamente superior a cualquier otro soporte de almacenamiento.

Finalmente, el proyecto enfocado a un protocolo cuántico de Internet se alimentará de las más modernas tecnologías de comunicaciones ópticas, que los expertos consideran como el único camino viable a las redes de datos cuánticas, gracias a que se basan en el envío de información a la velocidad de la luz. Tomarán como referencia los protocolos TCP/IP en que se basa Internet para la comunicación de múltiples sistemas a lo largo de toda la Red, pero buscarán un enfoque específico para las características y requisitos de los ordenadores cuánticos.