Millones de conversaciones en una fibra óptica

Jorge García Mateos

Enrique Arévalo‐Gardini, Ángela M. Guzmán

Juan José Pérez-Insuasti, Víctor Manuel Flores-Andino

Introducción: Las comunicaciones cuánticas representan un avance revolucionario en telecomunicaciones seguras, fundamentándose en principios de mecánica cuántica como superposición, entrelazamiento y el teorema de no-clonación para garantizar seguridad teóricamente inviolable. Objetivo: La fibra óptica emerge como medio de transmisión privilegiado debido a sus características excepcionales de baja atenuación, compatibilidad con infraestructura global existente y capacidad de preservar estados cuánticos delicados a distancias considerables. Este artículo desarrolla una revisión teórica integral de los fundamentos, componentes y arquitecturas que conforman la capa física de las comunicaciones cuánticas mediante fibra óptica. Metodología: La metodología empleada corresponde a una investigación de nivel descriptivo con enfoque analítico-sintético, implementada mediante revisión bibliográfica no sistemática de literatura científica especializada publicada principalmente durante el periodo reciente, priorizando fuentes de alta calidad en bases de datos reconocidas. Resultados: Los resultados caracterizan exhaustivamente fuentes cuánticas de variable discreta y continua, fibras ópticas especializadas multinúcleo y multimodo, detectores de fotón único basados en tecnologías superconductoras y semiconductoras, protocolos fundamentales de distribución cuántica de claves incluyendo sistemas adaptativos con inteligencia artificial, técnicas de modulación y codificación de alta dimensionalidad, y arquitecturas de redes cuánticas operativas metropolitanas y satelitales. Conclusión: Se concluye que los componentes tecnológicos esenciales han alcanzado niveles de madurez suficientes para implementaciones prácticas, evidenciado por demostraciones exitosas de coexistencia cuántico-clásica en fibra y redes operativas multiusuario. No obstante, persisten desafíos críticos en escalabilidad, desarrollo de repetidores funcionales, sincronización ultraestable de nodos distribuidos y transición hacia arquitecturas híbridas fibra-satélite necesarias para materializar el Internet cuántico global. Área de estudio general: Comunicaciones. Área de estudio específica: Comunicaciones Cuánticas.

J. I. Cirac, Alejandro González-Tudela

Marí­a Irma Garcí­a Ordaz

H.E. Benítez, L.A. Perez, Ch.T. Schmiegelow +3 more

En este trabajo presentamos un generador de números al azar no determinístico basado en la naturaleza probabilística de la evolución de un sistema cuántico: un haz de luz de muy baja intensidad se hace incidir sobre un separador de haz formado por los extremos de dos fibras ópticas de longitudes diferentes. A partir de ese momento los fotones pasan a estar en una superposición de los estados “fotón en fibra larga” y “fotón en fibra corta”. Al detectar estos fotones con un fotodiodo de avalancha e identificarlos por su tiempo de llegada se produce un colapso de la función de onda en uno de estos dos estados, que se interpretan como bits en estados “0” y “1” respectivamente.