Este documento trata sobre comunicación cuántica. Explica conceptos clave como mecánica cuántica, computación cuántica, qubit, entrelazamiento cuántico y teletransportación cuántica. También describe aplicaciones como criptografía cuántica, internet cuántico y un récord mundial de teletransportación cuántica a 143 km. El autor concluye que la comunicación cuántica permitirá transmitir información de forma rápida sin importar la cantidad.

1. Comunicación Cuántica
Realizado por:
Victor Viñanzaca
Universidad de Cuenca
Facultad de Ingeniería
Escuela de Informática

2. Indice
1. Introducción
2. Objetivos
3. Teoría Cuántica
1. Mecánica Cuotica
2. Computación Cuántica
3. El Qubit
4. ¿Qué es la comunicación Cuántica?
1. Como funciona
2. Entrelazamiento Cuántica
3. Teletransportación Cuántica
5. Criptografía Cuántica para proteger redes de Telecomunicaciones
6. Internet Cuántico
7. Record Mundial de teletransportación cuántica
8. Conclusiones
9. Referencias

3. 1. Introducción
• La computación cuántica permite realizar tareas que son imposibles
con la computación cuántica, en nuestro mundo clásico.
• La telecomunicación cuántica o comunicación cuántica es el
sistema de telecomunicaciones basados en el
entrelazamiento cuántico y la teleportación de datos en sistemas
similares, gracias a las propiedades de la mecánica cuántica.
• Algunas pensábamos que las comunicaciones por fibra óptica era lo
ultimo de lo último en sistemas de transmisión digital, pues
estuvimos equivocados ya que la física cuántica ha hecho muchas
cosas que no pensábamos que era imposible.

4. 1. Introducción
• En la actualidad un grupo de científicos han conseguido crear la
que podría considerarse como la primera red de comunicaciones
cuántica de la historia, en donde los nodos son ni más ni menos que
átomos que transmiten datos en forma de fotones, aunque no como
estábamos acostumbrados hasta ahora.
• En el mundo cuántico, los qbits o bits cuánticos pueden representar
varios estados de forma simultánea gracias al principio de
superposición coherente, por ejemplo un “1” y un “0” al mismo
tiempo, lo que supone un incremento de la velocidad de
transmisión aunque algunos científicos.

5. 2. Teoría Cuántica
• Antes de empezar a hablar de la comunicación cuántica es mejor
detenerse primero en la computación cuántica y la información
cuántica, dos ramas de estudio recientes que, además de estar muy
emparentadas con la comunicación cuántica, ayudarán a entender
mejor este tema.

6. 2.1. Mecánica Cuántica
• Gracias a ella se han obtenido resultados que se
resistían a ser descubiertos con las herramientas
clásicas de las que se disponía hasta la fecha.
• Su descubrimiento fue a comienzos de los años 20.
• Desde esa fecha la mecánica cuántica no deja de
sorprender a los científicos.
• La mecánica cuántica es un conjunto de reglas para la
construcción de teorías físicas que conciernen al
mundo de lo microscópico o atómico, para ser más
precisos.
• La mecánica cuántica da lugar a resultados que van
en contra de la intuición.

7. 2.2. Computación Cuántica
• La computación cuántica nace con el objetivo de combinar
las propiedades de la física y las ciencias computacionales
para solucionar problemas de computación.
• Parte básica de la computación cuántica es estudiar las
consecuencias de dichos efectos en la computación
tradicional.
• A partir de las leyes de la mecánica cuántica se podrían
desarrollar nuevos planteamientos en la teoría y
procesamiento de la información.
• Para poder aplicar las teorías cuánticas necesitaremos
obtener una computadora cuántica.

8. 2.3. Qubit
• La palabra qubit es una abreviatura de quantum bit.
• Un bit posee un estado, 0 o 1, un qubit también posee estados.
• La diferencia principal entre un bit y un qubit es que éste último
puede además existir en una superposición de estos dos estados.
• Los números α y β son números complejos, pero en la mayoría de
los casos pueden suponerse como reales.
• Con los bits es que, si bien podemos examinar éstos para
saber si valen 0 ó 1, eso no ocurre con un qubit, ya que
este puede tener varios estados a la ves.

9. 3. ¿Qué es la comunicación cuántica?
• La comunicación cuántica es un proceso de
envío, codificación, recepción y decodificación de la información
utilizando como base los principios de la mecánica cuántica.
• Se basa en el fenómeno del entrelazamiento entre partículas, por
ejemplo entre fotones.
• Una partícula permanezca en cierto modo unida
o, técnicamente, correlacionada a otra, a pesar de encontrarse lejos
de ella; de esta forma, cuando se produce un cambio en una de las
partículas también se produce en la otra.

10. 3.1 Como funciona
• Sobre la base de las leyes de una física cuántica que una sustancia
muy pequeña podía ser transportada de un lugar a otro sin
moverse de su posición original.
• Se trata de no transportar la materia sino la estructura de un objeto.
• “Una vez alterado el estado de una partícula, se podrá recrear esta
partícula en su copia remota”, afirmó Charles Bennet, científico que
trabajó para IBM.

11. 3.2. Entrelazamiento Cuántico
• Albert Einstein decía del entrelazamiento cuántico se trata de una
escalofriante acción a distancia(fantasmal).
• Este fenómeno establece un vínculo entre dos objetos de forma que
el estado cuántico de uno no puede describirse completamente sin
hacer mención del estado del otro, aun cuando entre los dos media
una distancia considerable.
• La distancia entre ellas es totalmente irrelevante.

12. 3.3. Teletransportación Cuántica
• La teleportación es una tecnología cuántica única que transfiere un
estado cuántico a una localización arbitrariamente alejada usando
un estado de entrelazamiento cuántico distribuido y la transmisión
de cierta información clásica.

13. 3.3. Teletransportación Cuántica
• Al parecer la teletransportación sí funciona, pero, no está cercano el
día en que podamos librarnos del carro, el bus y el tren.
• Teletransportar personas no está prohibido, pero “sería tan difícil
que nadie está pensando seriamente en ponerlo en práctica”. Con
todo, la teletransportación cuántica tendrá aplicaciones
interesantes, por ejemplo, en computación cuántica, así como en la
comunicación puesto que ya se logró tele transportar información.

14. 4. Criptografía cuántica para proteger redes de
telecomunicaciones
• En la comunicación cuántica se ha creado una forma de proteger las
redes de telecomunicaciones usando criptografía cuántica sin la
necesidad del gasto dedicado a la fibra óptica.
• Es un paso hacia la seguridad perfecta para todo, desde
transacciones con tarjetas de crédito a registros sanitarios privados.
• La criptografía cuántica depende de las normas de la teoría cuántica
de generar códigos no rastreables que encriptan los datos de un
modo que revela si han sido espiados o falsificados.
• Pero hasta ahora, las claves cuánticas para codificar y descodificar la
información tenían que enviarse en fotones sencillos, o partículas de
luz, a través de una fibra óptica separada de la línea que lleva los
datos

15. 4. Criptografía cuántica para proteger redes de
telecomunicaciones
• Trabajos anteriores han logrado usar la criptografía cuántica en
fibras ópticas compartidas, pero sólo en distancias muy cortas, con
capacidad baja, o con datos en movimiento sólo en una dirección.
• Los investigadores dijeron que su sistema puede recorrer más de 50
kilómetros con datos yendo y viniendo y cuenta con una capacidad
de encriptado 50.000 veces lo registrado para la misma distancia.

16. 5. Internet Cuántico
• Una investigación realizada en Austria dice que por la fibra óptica
se podría llevar información cuántica.
• Logrado por primera vez transferir directamente información
cuántica almacenada en un átomo a una partícula de luz, lo que
teóricamente permitiría en un futuro que los datos fueran enviados
a través de fibra óptica a un átomo de distancia.

17. 5. Internet Cuántico
• Gracias a las extrañas leyes de la mecánica cuántica, las
computadoras cuánticas del futuro serán capaces de llevar a cabo
ciertas tareas de cálculo mucho más rápido que las computadoras
convencionales.
• Un futuro Internet cuántico, es decir, una red de ordenadores
cuánticos unidos por canales ópticos, tendría que transferir
información en partículas individuales de luz, conocidas como
fotones y estos serían transportados a través de fibra óptica a un
sitio distante.
• Los estados EEUU también están investigando sobre este tema del
internet cuántico.

18. 6. Récord mundial de teleportación cuántica en
canarias.
• Científicos de Austria, Canadá, Alemania y
Noruega han logrado transferir propiedades
físicas de una partícula de luz a otra
mediante teleportación cuántica, a una
distancia récord de 143 km.
• Los científicos tuvieron que 'entrelazar'
cuánticamente las partículas.
• Eric Wille, supervisor del proyecto para la
ESA.
• Se utilizó un láser de luz verde y se
instalaron detectores de fotones muy
sensibles, estableciendo dos canales de
comunicación (uno clásico y otro cuántico).

19. 6. Récord mundial de teleportación cuántica en
canarias.
• "El siguiente paso será conseguir la
teleportación con un satélite en órbita, para
demostrar que la comunicación cuántica es
posible a escala global", comenta Rupert
Ursin, de la Academia Austriaca de
Ciencias.
• La teleportación cuántica puede ayudar a
crear una futura generación de
ordenadores ultrapotentes y sistemas de
comunicación encriptado.
• En el futuro será posible emplear este tipo
de teleportación en las futuras misiones
espaciales.

20. 7. Conclusiones
• Por lo tanto la computación cuántica como la comunicación
cuántica es una excelente oportunidad de investigación y desarrollo
para informáticos y expertos en ciencias de la computación. Por
estar en sus inicios, esta nueva rama se verá su potencial en los
próximos años, en la se dejaran de usar nuestras computadoras
clásicas ya que con la implementación de la comunicación cuántica
debemos tener computadoras cuánticas para poder descifrar la
información transmitida.
• También se puede decir que el futuro ya no tendremos que
preocuparnos por la cantidad de información que transmitiremos
ya que con la información cuántica podremos transferir
información de forma rápida sin importar la cantidad de
información.

21. Referencias
• [1]http://es.wikipedia.org/wiki/Telecomunicaci%C3%B3n_cu%C3%A1ntica
• [2]http://eleconomista.com.mx/entretenimiento/2012/09/12/comunicacion-cuantica-se-acerca-toda-velocidad
• [3]http://www.slideshare.net/DreamCrafter/introduccion-a-la-computacion-cuantica
• [4]http://www.tec.url.edu.gt/boletin/URL_12_SIS01.pdf
• [5]http://www.monografias.com/trabajos12/arqcuan/arqcuan.shtml
• [6]http://erumagazine.blogspot.com/2013/05/eeuu-desarrolla-el-internet-cuantico-en.html
• [7]http://www.doctortecno.com/noticia/investigadores-usan-criptografia-cuantica-para-proteger-redes-telecomunicaciones
• [8]http://www.fis.cinvestav.mx/~orosas/REVCINV/p12.pdf
• [9] Progress Toward Quantum Communications Networks:
• Opportunities and Challenges, Robert J. Runser*a,b, Thomas Chapurana, Paul Tolivera, Nicholas A. Petersa, Matthew S.
Goodmana, Jon T. Kosloskib, Nnake Nwekeb, Scott R. McNownb, Richard J. Hughesc, Danna Rosenbergc, Charles G.
Petersonc, Kevin P. McCabec, Jane E. Nordholtc, Kush Tyagic, Philip A. Hiskettc, Nicholas Dallmannc
• [10] Quantum Communication, Ilan Kremer.