Versión original de esta historia apareció en Revista Kuanta.
En las últimas décadas, los investigadores han comprendido que las computadoras cuánticas eventualmente podrán hacer esto. descifrar códigos ampliamente utilizados que protege gran parte del mundo digital. Para protegerse de este terrible destino, han pasado años desarrollando nuevos códigos que parecen ser precisamente eso. a salvo de futuros ladrones de cajas fuertes armado con una computadora cuántica.
Al mismo tiempo, también han diseñado maneras inteligentes utilizar las reglas de la mecánica cuántica para mantener seguras las comunicaciones. Pero la mecánica cuántica, como antes la mecánica “clásica”, es sólo una teoría natural. ¿Qué pasa si la teoría es eventualmente reemplazada por una teoría más completa, como la mecánica cuántica que reemplazó a la física newtoniana hace un siglo? ¿Estas técnicas de comunicación cuántica seguirían siendo seguras en un mundo que tuviera un conjunto de reglas más básico?
“Cuando se trata de estos protocolos criptográficos, es bueno estar paranoico”, dijo Ravishankar RamanathanTeórico de la información cuántica de la Universidad de Hong Kong que trabaja en el campo de la criptografía cuántica. “Intentemos minimizar las suposiciones detrás de este protocolo. Supongamos que algún día la gente se dará cuenta de que la mecánica cuántica no es la teoría definitiva de la naturaleza”.
Esta es una posibilidad que vale la pena considerar. La dificultad de los problemas existentes (como la conciliación de la mecánica cuántica y la gravedad) sugiere que una teoría poscuántica de la naturaleza puede implicar algo inesperado.
Para evitar la posibilidad de que sus protocolos se basen en suposiciones falsas, algunos criptógrafos cuánticos están buscando principios más básicos para desarrollar. En lugar de partir de la mecánica cuántica, profundizan en el concepto de causalidad.
Sabotaje sutil
Una forma de entender los avances en esta área es considerar la distribución de claves cuánticas, que implica explotar las reglas de la mecánica cuántica para transmitir una clave (algo que pueda usarse para decodificar un mensaje secreto) de una manera que no pueda ser manipulada. La distribución de bloqueo cuántico aprovecha el entrelazamiento cuántico, que bloquea dos partículas mediante una de sus propiedades, como el espín. El entrelazamiento cuántico contiene algo así como un cable trampa. Si alguien intenta interrumpir el enredo (como lo haría si intentara robar la llave), la intrusión destruirá el enredo y revelará un sabotaje. Esto se debe a un principio fundamental de la mecánica cuántica llamado “monogamia por entrelazamiento”.
Pero ¿qué pasa si este principio ya no se mantiene? En tales casos, si la persona que entrega el mensaje no tiene control total de su dispositivo, un tercero podría cambiar sutilmente el archivo adjunto de la partícula, interrumpiendo así la comunicación sin dejar rastro.
Este proceso se llama interferencia cuántica y los esfuerzos por comprenderlo han aumentado en los últimos años.
Para muchos científicos, la interferencia es interesante porque puede ayudarles a comprender mejor la mecánica cuántica y la naturaleza de causa y efecto. Se preguntan: ¿Existen principios profundos que prohíban el estancamiento y lo hagan imposible? O, si no existe ningún principio que lo prohíba, ¿pueden producirse interferencias en el mundo real?
Jim el bloqueador
Michael EcksteinA un físico teórico de la Universidad Jagellónica de Cracovia, Polonia, le gusta ilustrar la improvisación con una historia. Los protagonistas son los personajes clásicos de la explicación de la mecánica cuántica, Alice y Bob.
“Supongamos que tienes a Alice y Bob, y conocen a un mago, Jim the Jammer”, dijo Eckstein. “El mago dijo: ‘Tengo dos bolas; una es blanca y la otra es negra'”.
Las esferas reemplazan un par de partículas entrelazadas. Si dos partículas están entrelazadas, entonces tienen propiedades vinculadas; si se mide la primera partícula y se descubre que su espín es hacia arriba, por ejemplo, el espín de la otra partícula inevitablemente será hacia abajo, y viceversa. Esto es cierto incluso si la otra partícula está ubicada en la otra mitad del universo. Aquí las bolas están conectadas de tal forma que si una es blanca, la otra siempre será negra.
