Una red cuántica verifica sus enlaces sin confiar en los detectores

Una red cuántica no alcanza con crear conexiones entre sus usuarios: también necesita comprobar que esas conexiones conservan el entrelazamiento que las hace especiales. Un equipo de la Universidad de Shandong presentó una forma de hacer esa comprobación sin tener que aceptar como fiables los aparatos que detectan los fotones. La prueba se realizó en una red de cuatro usuarios unidos por seis enlaces de fibra óptica de 20 kilómetros.

El entrelazamiento es una relación entre partículas que hace que sus mediciones estén correlacionadas de un modo que no puede describirse como si cada partícula llevara información independiente. Es uno de los recursos que se buscan aprovechar en futuras comunicaciones cuánticas. Pero verificarlo no es un trámite: si un detector se comporta mal o sus resultados fueran manipulados, algunas pruebas habituales podrían sugerir entrelazamiento donde no lo hay.

Para evitar esa dependencia, los investigadores distribuyeron pares de fotones cuyo estado estaba codificado en sus tiempos de llegada. A la vez, usaron la polarización de esos mismos fotones —la orientación de su oscilación luminosa— para preparar estados de referencia conocidos. Una medición conjunta de ambas propiedades permitió comprobar cada enlace sin añadir fotones auxiliares y sin asumir que los detectores eran dignos de confianza.

El experimento conectó a cada usuario con los otros tres, de modo que la red tenía seis pares posibles. Antes de recorrer la fibra, los enlaces mostraron una fidelidad media de 0,90 respecto del estado entrelazado buscado; después de la distribución, la media fue 0,84. El equipo también aplicó su método de verificación independiente de los dispositivos y obtuvo evidencia de entrelazamiento en los seis enlaces, además de un límite inferior para estimar cuánto entrelazamiento compartía cada par de usuarios.

La ventaja práctica está en reutilizar los mismos fotones para transportar el enlace y ponerlo a prueba. En redes con más participantes, el número de conexiones crece rápidamente y un sistema de control que requiera recursos adicionales para cada una puede volverse difícil de escalar. El trabajo no demuestra una red cuántica comercial ni resuelve por sí solo todos los problemas de seguridad de las comunicaciones, pero propone una manera de auditar un componente esencial de esas redes.

El estudio fue publicado en Physical Review Letters. Aunque la demostración se limitó a cuatro usuarios y a condiciones experimentales controladas, muestra que la fiabilidad de una red cuántica puede evaluarse como parte del propio experimento, en lugar de depender por completo de la confianza en cada instrumento de medición.