Científicos exploran enlaces cuánticos submarinos para submarinos

Aunque el agua absorbe muchas ondas de radio, es transparente a longitudes de onda ópticas entre 400 y 500 nanómetros, que corresponden aproximadamente a la luz verde, azul y violeta.

El trabajo previo sugirió que los enlaces cuánticos a través del agua tenían una longitud máxima de 300 metros con luz de longitud de onda de 418 nanómetros en condiciones claras. Investigaciones anteriores también establecieron con éxito la comunicación cuántica a través de 55 metros de agua abrigada, Como el que se encuentra en calas y bahías. Sin embargo, hasta ahora, los científicos solo habían informado comunicaciones cuánticas a través de 5,5 metros de agua turbulenta.

En el nuevo estudio, los investigadores experimentaron con comunicaciones cuánticas en un “tanque de flujo”, un tanque de agua en el que los científicos pueden generar olas para imitar el océano. También probaron dos estrategias diferentes para las comunicaciones cuánticas, una que involucra solo la polarización de la luz y la otra que incorpora la polarización y el momento angular orbital de las señales, para analizar cómo los protocolos de comunicación cuántica pueden diferir en las distancias máximas y las velocidades de transferencia de datos.

Los investigadores lograron una comunicación cuántica de hasta 72 kilobits por segundo a través de hasta 30 metros de agua turbulenta, la distancia más larga hasta ahora reportada para dichos enlaces. Aunque las turbulencias dieron como resultado un vagabundeo significativo y una distorsión de las señales de luz, esas tasas de error no impidieron que los enlaces cuánticos se establecieran con éxito con ninguno de los protocolos de comunicación.

Inesperadamente, los investigadores descubrieron que podían mantener la comunicación cuántica incluso mientras el transmisor bajaba por el tanque de canales. “Esperábamos que esto no fuera posible sin la tecnología de seguimiento del haz”, dice Felix Hufnagel, autor principal y físico cuántico en el Universidad de ottawa en Canadá.

Después de que los científicos analizaron sus datos, sugirieron que la distancia máxima para comunicaciones cuánticas seguras en realidad podría ser de 80 metros en aguas turbulentas, aunque esto dependería de factores como la eficiencia de los detectores utilizados. Dicen que mejorar estos factores podría aumentar significativamente la distancia máxima de comunicación.

En el futuro, los investigadores apuntan a experimentar con dispositivos electrónicos más rápidos y herramientas de seguimiento de haces, “que nos permitirán comunicarnos entre dos o múltiples partes que realmente están flotando y moviéndose en el agua”, dice Hufnagel. También les gustaría experimentar con enlaces cuánticos a través del aire y el agua picada, que “presentará un conjunto completamente nuevo de desafíos, que requieren la corrección dinámica del haz en los lados del emisor y el receptor”, agrega.

Los científicos detallaron sus hallazgos en un artículo preimpreso publicado en línea el 9 de abril.

Científicos exploran enlaces cuánticos submarinos para submarinos