El entrelazamiento cuántico, un fenómeno clave en la computación y las comunicaciones cuánticas, acaba de ser optimizado gracias a la inteligencia artificial. Investigadores del Instituto Max Planck para la Ciencia de la Luz en Alemania, en colaboración con la Universidad de Nanjing en China, han desarrollado un nuevo procedimiento para entrelazar partículas de luz (fotones), lo que podría facilitar la creación de redes de información cuántica . La investigación, dirigida por Mario Krenn y Xiao-Song Ma, ha sido publicada en la web especializada New Scientist.
Un hallazgo inesperado
El avance surgió cuando Krenn utilizó un algoritmo de descubrimiento físico llamado PyTheus, diseñado para generar procedimientos experimentales en física cuántica. Originalmente, Krenn buscaba redescubrir un protocolo conocido como “intercambio de entrelazamiento”, pero PyTheus produjo, de manera inesperada, una solución completamente nueva. “Pensé inicialmente que había formulado mal la solicitud al algoritmo”, comenta Krenn. Sin embargo, el resultado ofreció un enfoque inédito para entrelazar partículas independientes.
PyTheus actúa como un manual cuántico: se le indican las propiedades deseadas para el estado cuántico de una partícula, y el algoritmo genera un procedimiento experimental para obtenerlo. En este caso, PyTheus propuso un método que evita pasos complejos de los protocolos tradicionales, simplificando significativamente el proceso.
Cómo funciona el nuevo método
El procedimiento ideado por PyTheus utiliza interferencia cuántica para entrelazar dos partículas independientes, evitando la necesidad de fotones adicionales que suelen complicar los experimentos convencionales. En la práctica, el equipo disparó láseres hacia dos cristales especiales que generaron dos pares de fotones. Sin embargo, la configuración impidió identificar de qué cristal provenía cada par, creando un estado de indistinguibilidad que permitió que los fotones interactuaran mediante interferencia cuántica.
Esta interacción hizo posible entrelazar dos fotones que no estaban originalmente emparejados. Además, el equipo logró verificar el entrelazamiento de forma más sencilla: bastaba medir las propiedades de uno de los fotones en lugar de analizar los cuatro generados inicialmente, como suele requerirse en procedimientos convencionales.
Aplicaciones y retos futuros
El nuevo enfoque tiene implicaciones significativas para el desarrollo de redes de comunicación cuántica, donde el entrelazamiento es esencial para proteger la información de interferencias externas. Xiao-Song Ma destaca que, aunque implementar el experimento en su laboratorio de comunicación cuántica tomó apenas una semana, validar el método y garantizar su precisión requirió más de un año de trabajo.
El uso de inteligencia artificial en este contexto no solo aceleró el diseño del experimento, sino que abrió la puerta a métodos inéditos en el campo. Según Krenn, estos avances destacan la capacidad de los algoritmos para explorar posibilidades que incluso los expertos humanos podrían pasar por alto.
Impacto en la comunicación cuántica
La simplificación de los procedimientos para generar y confirmar el entrelazamiento cuántico representa un paso adelante en la creación de infraestructuras de comunicación cuántica más eficientes. En un futuro cercano, estas tecnologías podrían emplearse en redes de transmisión de datos ultraseguras o en sistemas de computación cuántica distribuidos.
La investigación también pone de relieve la creciente integración de herramientas de inteligencia artificial en campos científicos avanzados, marcando una tendencia hacia la colaboración entre humanos y algoritmos para resolver problemas complejos. Este avance refuerza la idea de que la IA puede desempeñar un papel transformador no solo en la industria tecnológica, sino también en disciplinas fundamentales como la física cuántica.
