Problema de comunicación clásico resuelto mediante entrelazamiento cuántico

Uno de los problema s que acosa a la comunicación clásica está asociado con lo que se conoce como acuerdo bizantino. En este problema, los mensajes entre tres partes están sujetas a errores en la información. La comunicación cuántica, sin embargo, prometía resolver este problema. Pero hasta ahora, ha sido difícil hacer esto, incluso usando estados entrelazados.

No obstante, un grupo internacional de científicos puede haber hallado una solución. El resultado de su experimento se publica en Physical Review Letters: “Experimental Demonstration of a Quantum Protocol for Byzantine Agreement and Liar Detection (Demostración experimental de un protocolo cuántico para acuerdo bizantino y detección de mentirosos)”

“En lugar de sólo tres fotones”, dice Harald Weinfurter a PhysOrg.com, “nuestro protocolo usa cuatro fotones en un estado especialmente preparado”. Weinfurter está asociado al Instituto Max Planck de Física Cuántica en Garching, Alemania, y con la Universidad Ludwig Maximilians en Munich. Weinfurter trabajó junto con Sascha Gaertner, colega en Max Planck y Ludwig Maximilians, quien realizó gran parte del trabajo experimental. También se incluyó en este trabajo a Mohamed Bourennane de la Universidad de Estocolmo, Christian Kurtsiefer ade la Universidad Nacional de Singapur y Adán Cabello de la Universidad de Sevilla en España, quien “trajo la mayor parte de la idea”, dice Weinfurter.

“Nuestro protocolo nos permite encontrar al mentiroso entre las tres partes que envían mensajes”, continúa Weinfurter. “Esto ofrece un proceso de verificación que cruzarán dos ordenadores receptores entre sí. Es una forma de resolver el problema del acuerdo bizantino”.

El problema, explica Weinfurter, proviene de un artículo de Lamport, et al. descrito en 1982, creando una situación que podría haber tenido lugar en 1453 cuando Constantinopla estaba abajo asedio. Los generales se enviaban mensajes de ida y vuelta, intentando coordinar el ataque a la ciudad. Algunos, por propias razones, usaban información falsa para sabotear al resto.

En la mecánica cuántica, el problema de la comunicación a tres bandas también incluye errores de información cuando los mensajes son enviados y devueltos. Puede ser difícil – casi imposible hasta ahora – detectar la información errónea y su origen en una configuración de comunicación cuántica entre tres. Esto es debido a que los qutrits requeridos, sistemas cuánticos de tres valores, son bastante difíciles de generar y manejar.

Experimentalmente, es mucho más fácil crear un estados entrelazados de qubit (entre dos). Weinfurter y sus compañeros tuvieron éxito al superar las dificultades del qutrit configurando un sistema que crea estados entrelazados de cuatro qubits. “Usamos un pulso láser, e incluso aunque normalmente sólo se obtienen dos fotones, existe una posibilidad razonable de cuatro fotones”, dice. “Una vez éstos se han detectado, pueden entrelazarse. El estado surge de la fuente, más o menos”.

Weinfurter dice que este protocolo no es en verdad sólo para comunicación segura. “Es en realidad para verificación”, explica, “de tal forma que puedes detectar al mentiroso”. El estado especial de los fotones entrelazados se usa para distribuir la clave usada en el proceso de verificación.

Desafortunadamente, admite Weinfurter, la configuración es difícil de usar en un ordenador. “Para su uso en replicación de datos, aún se requiere más desarrollo”.

Lo importante, insiste, es que este experimento demuestra, por primera vez de forma experimental, una forma de vencer el problema del acuerdo bizantino. “Para una aplicación práctica de la computación cuántica aún no es válido”, dice Weinfurter. “Pero con nuevos métodos para crear fotones, podríamos lograrlo pronto”.


Autor: Miranda Marquit
Fecha Original: 11 de marzo de 2008
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