Los satélites cuánticos son más conocidos por enviar partículas de luz entrelazadas desde la órbita a estaciones terrestres, un método utilizado para crear enlaces de comunicación altamente seguros. Una nueva investigación muestra ahora que el proceso también puede funcionar a la inversa, enviando señales cuánticas desde la Tierra a un satélite, un método que durante mucho tiempo se consideró poco práctico.
Este hallazgo elimina varias limitaciones importantes a las que se enfrentan los sistemas de satélites cuánticos actuales. Los equipos conectados a tierra pueden consumir mucha más energía, ser más fáciles de mantener y producir señales mucho más fuertes. Estas ventajas podrían ser importantes para la construcción de redes futuras que vinculen computadoras cuánticas a través de satélites que actúan como relés.
Detalles del estudio e hitos recientes.
El estudio, titulado “Distribución de entrelazamiento cuántico en canales satelitales de enlace ascendente”, realizado por el profesor Simon Davitt, el profesor Alexander Solntsev y un equipo de investigación de la Universidad Tecnológica de Sydney (UTS), se publicó recientemente en la revista Estudios de revisión física..
Las comunicaciones por satélite cuánticas ya han experimentado avances significativos. El satélite Micius de China, lanzado en 2016, permitió la primera demostración de datos cifrados cuánticamente enviados desde el espacio. En 2025, el microsatélite Jinan-1 amplió este trabajo al establecer un enlace cuántico de 12.900 kilómetros entre China y Sudáfrica.
¿Por qué se descartó la comunicación cuántica de enlace ascendente?
“Los satélites cuánticos actuales crean pares entrelazados en el espacio y luego envían cada mitad del par a dos lugares de la Tierra, lo que se denomina ‘enlace descendente'”, dijo el profesor Solntsev. “Se utiliza principalmente para criptografía, donde sólo se necesitan unos pocos fotones (partículas de luz) para generar una clave secreta”.
Los científicos han ignorado en gran medida el mecanismo inverso, en el que los fotones atrapados se producen en la Tierra y se transmiten hacia arriba. Este concepto se consideró poco práctico debido a las pérdidas, interferencias y dispersión de la luz esperadas a su paso a través de la atmósfera.
Modelando escenarios “imposibles”
“La idea es enviar dos partículas de luz desde estaciones terrestres separadas a un satélite que orbita a 500 kilómetros sobre la Tierra, viajando a unos 20.000 kilómetros por hora, para que se combinen perfectamente a través de la interferencia cuántica. ¿Es esto posible?” Dijo el profesor Davitt.
Según los investigadores, un modelo cuidadoso sugiere que la respuesta es sí. “Sorprendentemente, nuestro modelado mostró que es posible un enlace ascendente. Incluimos efectos del mundo real como la luz de fondo de la Tierra y el reflejo de la luz solar de la Luna, efectos atmosféricos y una alineación imperfecta del sistema óptico”, dijo.
Hacia una Internet cuántica escalable
El equipo dijo que el concepto pronto podría probarse utilizando drones o receptores montados en globos, lo que proporcionaría un trampolín hacia redes cuánticas a gran escala que abarquen países y continentes utilizando pequeños satélites en órbita terrestre baja.
“Una Internet cuántica es un animal muy diferente de las incipientes aplicaciones criptográficas actuales. Es el mismo proceso básico, pero se necesitan muchos más fotones -más ancho de banda- para conectar computadoras cuánticas”, dijo el profesor Davitt.
Las técnicas de enlace ascendente pueden proporcionar una solución práctica. “El método de enlace ascendente puede proporcionar ese ancho de banda. El satélite sólo necesita una unidad óptica compacta para interceptar los fotones entrantes e informar los resultados, en lugar del hardware cuántico necesario para generar los billones de fotones por segundo necesarios para superar las pérdidas en tierra, lo que permite un enlace cuántico de gran ancho de banda y mantiene bajo el método más cáustico”.
El entrelazamiento cuántico como infraestructura cotidiana
El profesor Devitt compara la perspectiva a largo plazo con la electricidad moderna. “En el futuro, el entrelazamiento cuántico será un poco como la electricidad. El producto del que hablamos alimenta otras cosas. Se crea y transmite de una manera que a menudo es invisible para el usuario; simplemente lo conectamos a nuestros dispositivos y lo usamos. Eventualmente será lo mismo para el entrelazamiento cuántico más grande que se conecta a un dispositivo. Tanto la fuente del entrelazamiento como la fuente de energía, tienen que hacer algo útil”, dijo. dicho
El proyecto combina la experiencia de los profesores de la UTS en ingeniería, TI y ciencia, reuniendo a expertos en redes cuánticas, modelado de sistemas y fotónica. Demuestra cómo la colaboración entre disciplinas en UTS está ayudando a resolver los desafíos más exigentes en las tecnologías emergentes.
