Los investigadores del Ejército desarrollaron una nueva forma de proteger y salvaguardar la información cuántica, moviendo las redes cuánticas un paso más cerca de la realidad.
La ciencia de la información cuántica es un campo interdisciplinario en rápido crecimiento que explora nuevas formas de almacenar, manipular y comunicar información. Los investigadores quieren crear potentes capacidades computacionales utilizando un nuevo hardware que opera según los principios de la física cuántica.
Para el Ejército, los nuevos paradigmas cuánticos podrían conducir a capacidades de transformación en la recopilación, el intercambio y el procesamiento rápidos, eficientes y seguros de grandes cantidades de información en campos de batalla dinámicos del futuro.
Los doctores Dan Jones, Brian Kirby y Michael Brodsky del Laboratorio de Investigación del Ejército del Comando de Desarrollo de Capacidades de Combate del Ejército de EE. UU., Junto con Gabriele Riccardi y el Profesor Cristian Antonelli de la Universidad de L'Aquila, estudiaron las fuentes de ruido en los canales de comunicación cuántica.
El ruido es una plaga común en cualquier comunicación: cualquiera que haya usado una radio, un walkie-talkie o un teléfono ha experimentado una ruidosa recepción de vez en cuando, dijo Brodsky. Los ingenieros de comunicación diseñan intrincados esquemas para eliminar el ruido y limpiar elseñal transmitida tanto como sea posible
Según Brodsky, las comunicaciones cuánticas no son diferentes en su susceptibilidad al ruido en los canales de comunicación. De hecho, incluso más que las comunicaciones clásicas regulares porque las señales cuánticas tienen una potencia extremadamente baja.
"Para diseñar una red cuántica útil, necesitamos entender qué tan lejos, qué tan rápido y qué tan confiablemente podríamos enviar información cuántica", dijo Brodsky. "Eso requiere comprender el ruido en los canales de comunicación".
A medida que el equipo modeló, emuló, caracterizó y midió diferentes tipos de ruido en canales cuánticos, los investigadores se dieron cuenta de que si bien algunos tipos de ruido cuántico son imposibles de filtrar, otros podrían eliminarse con bastante facilidad.
Sorprendentemente, resulta que el ruido malo podría convertirse en buen ruido simplemente agregando un componente adicional barato al canal cuántico. Tener este control adicional les permite ajustar el canal y ajustar las propiedades del ruido que enmascara el ruidoseñal transmitida
El enfoque general del Quantum Networking Group del laboratorio es explorar experimentalmente las formas más eficientes y seguras de crear, almacenar y procesar información cuántica basada en las tecnologías fotónicas de vanguardia del día. El caballo de batalla principal del grupoes el banco de pruebas de redes cuánticas del laboratorio que han construido en su sede en Adelphi, Maryland. Los investigadores usan el banco de pruebas cuántico para probar varios enfoques tecnológicos fotónicos para la entrega rápida y robusta de información cuántica a grandes distancias.
"Enfocamos nuestra investigación de manera bastante singular usando sombreros de ingeniero de sistemas", dijo Jones.
El alcance de la investigación del grupo abarca el desarrollo de la arquitectura y los principios operativos de las redes cuánticas, así como la comprensión y el mapeo de las limitaciones tecnológicas para su implementación práctica y, finalmente, la invención de métodos y técnicas para diseñar estas limitaciones. Los resultados de la investigación actualpertenecen a las dos últimas categorías.
Los próximos proyectos en tramitación se centran en demostrar una forma intrigante de transmisión de información cuántica completamente libre de errores. Más adelante en la línea está creando un banco de pruebas de red cuántica multiusuario desplegado en el campo y demostrando protocolos seguros para compartir secretos entre dos distanciascampus metropolitanos.
El campo de la ciencia de la información cuántica está en auge en todo el mundo, ya que potencialmente conduce a capacidades inigualables en computación, comunicación y redes. Ofrece nuevos paradigmas en la forma en que se maneja la información, lo que conduciría a un intercambio secreto seguro, detección de red distribuida y eficienteToma de decisiones.
"Los resultados de nuestra investigación son un paso para armar al guerrero del futuro con ventajas cuánticas y un buen ejemplo de cómo la ciencia operativa resulta en una superación transformacional", dijo Brodsky.
El grupo resumió los resultados de su investigación en un documento, Explorando la correlación clásica en el ruido para recuperar información cuántica usando el filtrado local, aceptado por el revisado por pares Nueva revista de física .
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio de investigación del ejército de EE. UU. . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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