Procesamiento de información cuántica mediante la utilización de variables continuas de la luz

Antonio Acín

Lorena Rebón, A. Boette, N. Gigena +2 more

En un principio, la Teoría de la Información fue concebida en forma abstracta, en base a una formulación matemática. Sin embargo, la habilidad y eficiencia para procesar o transmitir información dependerá en última instancia del sistema físico elegido para codificar esa información. Es así que, al codificar la información en las propiedades físicas de sistemas cuyo comportamiento se describe por las leyes de la mecánica cuántica, se abren nuevas posibilidades que son irrealizables clásicamente. Entre ellas, la posibilidad de generar algoritmos cuánticos para ciertos cálculos que requieren un número de pasos significativamente menor que cualquier algoritmo clásico, reduciendo su complejidad. Entre las características fundamentales de la mecánica cuántica que posibilitan estos desarrollos, sobresalen el principio de superposición y el entrelazamiento cuántico. Una de las implementaciones más accesibles para la comunicación cuántica y el procesamiento cuántico de la información emplea fotones individuales como portadores de la información. Estos pueden viajar entre dos estaciones distantes siendo poco afectados por el ruido que introduce el entorno. Además, poseen varios grados de libertad en los cuales es posible codificar la información y pueden manipularse con un alto grado de control utilizando tecnología estándar. En este trabajo se describen algunas aplicaciones de la implementación fotónica, realizadas en colaboración con el Laboratorio de Procesado de Imágenes (LPI) del Depto. de Física de la UBA. En primer lugar, se describe la determinación experimental de medidas de correlaciones cuánticas en estados no puros de un par de fotones correlacionados en polarización, mediante técnicas de tomografía de estados cuánticos. Luego se describe la utilización de moduladores espaciales de luz programables para entrelazar la polarización con grados de libertad espaciales, y así poder simular los denominados estados historia de evoluciones temporales cuánticas. Se muestra que este último proveeun esquema eficientepara el cálculo de promedios temporales de observables del sistema.

German Alejandro Garduño Santos

Este postulado propone una ontología donde el universo opera fundamentalmente como un sistema físico que registra y procesa información mediante su evolución dinámica en el tiempo. Se plantea que el acto de observación no requiere de una consciencia mística, sino que consiste en un intercambio físico de información a través de interacciones que registran datos en la memoria de un sistema (como un aparato de medición o el entorno). Esta interacción actúa como un filtro que transforma la amplitud de probabilidad continua (superposición de estados en el espacio de Hilbert, el estado Float) en un valor medible y cuantificable, forzando a la naturaleza a emitir respuestas binarias discretas o "bits" mediante actos irreversible de amplificación. Integrando el modelo del Universo de Bloque Cristalizante de Ellis y Rothman, se postula que el "presente" es la frontera dinámica —la barrera de cristalización— donde la incertidumbre cuántica del futuro se transforma de manera irreversible en la certeza clásica del pasado. Como extensión hipotética, se discute que las redes macroscópicas de intercambio de información pueden ejercer restricciones causales de arriba hacia abajo (top-down) y que su procesamiento de información está acotado por límites termodinámicos y energéticos.

W. Wayt Gibbs

John Fredy Barrera

En esta contribución se discuten los avances más significativos en el campo de la encriptación de información mediante procesamiento óptico con énfasis en los adelantos en la reducción y la eliminación del ruido. Se hace la descripción teórica de un sistema de encriptación compacto y se presentan los resultados de su implementación experimental. Además, se demuestra que la inclusión de contenedores de información personalizados permite la protección de la información y su recuperación libre de ruido, evidenciando el potencial del sistema de seguridad compacto. Por último, se presentan las perspectivas en el área de investigación.

Antonio González García