Los investigadores han descubierto un método para eludir el antiguo “teorema de no clonación” en la mecánica cuántica, permitiendo efectivamente la duplicación de información cuántica en condiciones específicas. El avance, liderado por Achim Kempf de la Universidad de Waterloo, demuestra que los qubits (las unidades fundamentales de la computación cuántica) pueden clonarse, siempre que la información esté cifrada con una clave de descifrado de un solo uso.
El teorema de la no clonación y sus límites
Durante décadas, el teorema de la no clonación ha sido la piedra angular de la física cuántica. Establecido por primera vez en la década de 1980, afirma que un estado cuántico desconocido no puede copiarse perfectamente. Cualquier intento de medir y replicar la información destruye inherentemente las frágiles propiedades cuánticas que la hacen valiosa. Este principio sustenta muchos protocolos de cifrado cuántico, lo que garantiza que los datos no puedan interceptarse ni duplicarse sin ser detectados.
Sin embargo, el equipo de Kempf encontró una solución: cifrar la información cuántica antes de copiarla. La clave de cifrado es única y desechable, lo que significa que sólo puede existir una copia clara y no cifrada del qubit en un momento dado, preservando la compatibilidad con la intención del teorema original.
Cómo funciona la clonación cifrada
El descubrimiento surgió de una investigación sobre Wi-Fi cuántico, un concepto que antes se consideraba imposible debido al teorema de no clonación. El equipo se dio cuenta de que las fluctuaciones aleatorias (ruido) en el sistema actuaban como un mecanismo de cifrado natural, codificando el mensaje original y permitiendo al mismo tiempo un proceso de descifrado reversible. Al explotar intencionalmente este ruido, idearon un protocolo para crear múltiples copias cifradas.
El método se probó en una computadora cuántica IBM Heron real y generó con éxito cientos de clones cifrados de qubits individuales. El equipo estima que podrían producir más de 1000 antes de que las tasas de error se vuelvan prohibitivas.
Implicaciones para la computación y el almacenamiento cuánticos
Este avance tiene implicaciones importantes para la computación y el almacenamiento en la nube cuántica. Como explica Kempf, la técnica refleja los sistemas tradicionales de redundancia de datos como Dropbox, donde los archivos se replican en múltiples servidores para evitar la pérdida de datos.
“Si envías un archivo a Dropbox, guardará tus datos al menos tres veces en tres computadoras diferentes que están separadas geográficamente, de modo que si una es alcanzada por un incendio y la otra por una inundación, hay muchas posibilidades de que la tercera sobreviva. Solía pensar que no se puede hacer eso con información cuántica, porque no se puede clonar. Pero lo que mostramos es que se puede hacer”.
¿Es realmente clonación?
Algunos expertos, como Aleks Kissinger de la Universidad de Oxford, sostienen que esto no es una verdadera clonación sino más bien una inteligente redistribución del estado cuántico. El proceso no crea copias idénticas e independientes; en cambio, difunde la información entre varias partes y, en última instancia, solo una puede recuperarla por completo.
Kempf reconoce el matiz y lo llama “clonación cifrada”: un refinamiento, no una violación, del teorema original. La conclusión clave es que, si bien la duplicación perfecta sigue siendo imposible, ahora es posible lograr una replicación segura de la información cuántica.
Este descubrimiento subraya la evolución de la comprensión de la mecánica cuántica y sus aplicaciones prácticas. While the method doesn’t break the fundamental laws of physics, it expands the possibilities for building more robust and reliable quantum systems.
