La no localidad cuántica en la era de las redes

Las leyes cuánticas implican la no localidad de algunos procesos físicos. Aunque el fenómeno se entiende bien para fotones emitidos por una sola fuente, el caso de una Internet cuántica plantea varias incógnitas.

[QUARDIA/ISTOCK/GETTY IMAGES]

En síntesis

Según el principio de localidad, toda información o influencia se propaga a una velocidad inferior o igual a la de la luz. Sin embargo, la física cuántica parece ser incompatible con este principio.

En el experimento GHZ, que mide el estado de los fotones emitidos por una sola fuente, se ha demostrado que las correlaciones entre los resultados no pueden explicarse sin abandonar el principio de localidad.

En una futura Internet cuántica intervendrán muchas fuentes independientes de fotones. Los investigadores están intentando entender qué ocurre con la no localidad cuántica en tales casos.

Hoy en día, una parte importante de nuestras vidas circula por Internet: nuestros datos bancarios o médicos, nuestros correos electrónicos, nuestros mensajes en las redes sociales o nuestras fotos. Para garantizar que esa información se transmite de forma segura sin que puedan robarla, leerla o alterarla, se han desarrollado diversas técnicas de encriptación. Estas se basan en problemas matemáticos que, en ausencia de la correspondiente clave criptográfica, no pueden resolverse en un tiempo razonable con los ordenadores habituales. Por ejemplo, algunos algoritmos se basan en el hecho de que descomponer un número entero muy grande en sus factores primos es un problema de este tipo.

Sin embargo, el desarrollo de los ordenadores cuánticos podría hacer que esas técnicas de cifrado quedaran obsoletas de aquí a unos años. Los llamados «algoritmos cuánticos» emplearían toda la potencia de la física cuántica para resolver en poco tiempo problemas inabordables para sus competidores clásicos. Un ejemplo es el algoritmo propuesto en 1994 por el matemático estadounidense Peter Shor, que en teoría es capaz de factorizar números enteros muy grandes con gran rapidez. Así, cuando hayamos puesto a punto los ordenadores cuánticos, la transmisión de datos bancarios durante las compras en línea ya no estará a salvo de los ataques. ¿Cuál será la solución? Los fenómenos cuánticos que explican la capacidad de desciframiento de esa futura generación de ordenadores también podrían ser la clave para construir una «Internet cuántica» altamente segura.

El concepto de Internet cuántica engloba muchos dispositivos e ideas, cuyo desarrollo representa un reto tanto tecnológico como teórico. En particular, la importante propiedad que nos interesa aquí y que se manifiesta en los sistemas cuánticos, desde los más sencillos que manipulan solo pares de fotones (las partículas elementales de la luz) hasta los más complejos como la Internet cuántica, es la «no localidad». Y si la física cuántica tiene fama de ser contraria a la intuición, se debe sobre todo a su carácter no local.

¿Un principio evidente?

Comencemos recordando en qué consiste el principio de localidad. Según este, cualquier información o influencia se propaga de manera continua a una velocidad finita menor o igual que la de la luz, en virtud de las leyes de la relatividad especial. A priori, el principio de localidad parece evidente si nos guiamos por nuestra intuición, forjada a partir de nuestra experiencia del mundo clásico y macroscópico. Sin embargo, a nivel microscópico la situación es muy distinta.

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