El desarrollo de una red cuántica que imite los principios de operación del Internet clásico podría representar un significativo avance en la tecnología de redes. Un equipo internacional de científicos ha propuesto una arquitectura de red cuántica que aprovecha elementos de conmutación de paquetes del Internet, demostrando así la posibilidad de acomodar las demandas de una red cuántica con herramientas clásicas.
Este sistema plantea un uso innovador de la teleportación cuántica para distribuir estados cuánticamente entrelazados entre nodos finales denominados Alice y Bob mediante un nodo intermediario llamado Charlie, que opera como repetidor cuántico. Charlie efectúa una operación conocida como intercambio de entrelazamientos, que permite que los qubits entrelazados en manos de Alice y Bob se unan en un par Bell compartido directamente entre ellos.
El diseño propuesto se centra en una arquitectura basada en un esfuerzo por replicar la estructura clásica del protocolo de Internet TCP/IP, adaptándolo para manejar la complejidad de la red cuántica. Esto se logra mediante la combinación de enlaces cuánticos y conmutadores que facilitan el transporte de qubits en entornos entrelazados. El objetivo principal es combatir la decoherencia en las memorias cuánticas, mejorando así la fidelidad de los pares de Bell transmitidos.
Este diseño de red cuántica también incluye un control de congestión similar al AIMD (Incremento Aditivo, Disminución Multiplicativa) y Activa Queue Management (AQM), prácticas habituales en redes clásicas. Los investigadores evidencian mediante simulaciones que dichos métodos permiten mantener la fidelidad al tiempo que optimizan el uso de los recursos a nivel de la red.
Curiosamente, los autores ilustran que el intercambio de entrelazamientos puede extenderse a distancias largas, pero debe enfrentarse a las limitaciones impuestas por el ruido cuántico, que degradan la calidad del entrelazamiento.
En conclusión, esta arquitectura ofrece un enfoque prometedor para la implementación de una red cuántica funcional y pone de relieve cómo, aprovechando tecnologías clásicamente bien establecidas, es posible navegar algunos de los desafíos inherentes a los sistemas cuánticos.