Ampliar en: Mala Ciencia
Códigos secretos creados aplicando física cuántica fueron transmitidos por primera vez a distancias de kilómetros utilizando banda ancha común.
El avance es un paso más en la revolución de la llamada criptografía cuántica, que permite transmitir información de manera segura fundamentada en la física cuántica, en lugar de métodos convencionales, basados generalmente en problemas computacionalmente difíciles.
Pulsos diminutos de láser se utilizan para dar a los fotones una determinada alineación o polarización. Polarizaciones diferentes actúan como los 0s y 1s de la información digital, permitiendo compartir una clave criptográfica.
Lo que hace segura la clave es que cuando los fotones son observados, cambian en forma irrevocable, por lo que un intruso que intenta interceptar la clave sería detectado.
Andrew Shields, del Laboratorio de Investigaciones de Toshiba en Cambridge, Inglaterra, y sus colegas lograron ahora enviar esta información en la infraestructura de fibra óptica existente, desarrollando detectores que captan un fotón por vez y se abren sólo durante una décima de mil millonésima de segundo. La transmisión se logró a lo largo de 90 kms de cable.
El trabajo de Shields es como «intentar distinguir las estrellas mientras se mira de frente al Sol», señaló el experto en seguridad digital Alan Woodward, de la Universidad de Surrey.
«Lo que han logrado estos investigadores es usar una técnica que rápidamente pasa de una a otra de las fuentes de luz que utilizan la fibra al mismo tiempo, de modo que una se distinga de la otra».
Ampliar en: BBC MUNDO
Por primera vez, un grupo de químicos, físicos e ingenieros ha desarrollado materiales cristalinos que permiten una fibra óptica alta velocidad que tiene integradas las funciones electrónicas. Las aplicaciones potenciales de estas fibras ópticas incluyen mejora de las telecomunicaciones y otras tecnologías híbridas ópticas y electrónicas, tecnología láser mejorada y dispositivos de teledetección más precisos. La investigación fue iniciada por Rongrui He, investigador postdoctoral en el Departamento de Química de la Universidad de Penn State. El equipo internacional, liderado por John Badding, un profesor de química en la Universidad Estatal de Pensilvania, publicará sus conclusiones en la revista Nature Photonics.
Badding explicó que uno de los grandes retos tecnológicos actuales es el intercambio de información entre la óptica y la electrónica de forma rápida y eficiente. La tecnología existente ha dado lugar a formas a veces torpes de fusión de fibras ópticas con chips electrónicos, a base de silicio, que sirven como bloques de construcción para la mayoría de los dispositivos electrónicos semiconductores, tales como células solares, diodos emisores de luz (LED), computadoras, y teléfonos celulares. «La fibra óptica es generalmente un medio pasivo que simplemente transporta la luz, mientras que el chip es la pieza que lleva a cabo la parte electrónica de la ecuación», dijo Badding. «Por ejemplo, la luz se transmite desde Londres a Nueva York a través de cables de fibra óptica cuando dos personas establecen una llamada de vídeo en sus computadoras. Sin embargo, las pantallas de los ordenadores y dispositivos electrónicos asociados tienen que tomar esa luz y convertirla en una imagen, que es un proceso electrónico, la luz y la electricidad están trabajando en conjunto en un proceso llamado conversión OEO, o una conversión óptica-eléctrica-óptica «. Badding dijo que, idealmente, en lugar de acoplamiento de la fibra óptica al chip, como es de rutina en la tecnología existente, una «fibra inteligente» tendría las funciones electrónicas ya construidas adentro
La integración de las fibras ópticas y chips es difícil por muchas razones. En primer lugar, las fibras son redondas y cilíndricas, mientras que los chips son planos, por lo que simplemente la configuración de la conexión entre los dos es un reto. Otro desafío es la alineación de las piezas que son tan pequeñas. «Una fibra óptica es 10 veces menor que la anchura de un cabello humano. Además de eso, hay luz que guían las vías que se construyen en los chips que son incluso más pequeñas que las fibras de hasta 100 veces», dijo Badding. «Así que imagínate tratando de alinear los dos dispositivos. Esa hazaña es un gran reto para la tecnología de hoy.»
Para enfrentar estos desafíos, los miembros del equipo tomaron un enfoque diferente. En lugar de combinar un chip plano con una fibra óptica, encontraron una manera de construir un nuevo tipo de fibra óptica con su propio componente electrónico integrado, evitando así la necesidad de integrar la fibra óptica en un chip. Para ello, utilizaron técnicas de alta presión de química para depositar materiales semiconductores directamente, capa por capa, en pequeños agujeros en las fibras ópticas. «El gran avance es que no necesitamos todo el chip, como parte del producto terminado, hemos logrado construir la unión -. El límite activo, donde toda la acción electrónica se lleva a cabo – a la derecha en la fibra», dijo Pier JA Sazio de la Universidad de Southampton en el Reino Unido y uno de los líderes del equipo. «Por otra parte, mientras que la fabricación convencional de chips requiere de millones de dólares de las instalaciones de sala limpia, nuestro proceso se puede realizar con un equipo sencillo que cuesta mucho menos.»
Sazio agregó que uno de los objetivos clave de la investigación en este campo es la creación de una forma rápida, toda la red de fibra. «Si la señal no sale de la fibra, entonces se trata de una tecnología más rápida, más barata y más eficiente», dijo Sazio. «El traslado de la tecnología del chip directamente sobre la fibra, que es el lugar más natural para la luz, abre la posibilidad de semiconductores embebidos para llevar aplicaciones optoelectrónicas al siguiente nivel. En la actualidad, todavía tiene conmutación eléctrica en ambos extremos de la fibra óptica. Si en realidad podemos generar señales dentro de una fibra, se hace posible una gama entera de aplicaciones optoelectrónicas.»
La investigación también tiene muchas posibles aplicaciones en telecomunicaciones. «Por ejemplo, nuestro trabajo también representa un enfoque muy diferente a los cruces de semiconductores de fabricación que estamos investigando para aplicaciones de células solares», dijo Badding.
Fuente: EurekAlert!
En la actualidad, la tecnología de fibra óptica transporta la información en forma de datos clásicos a los hogares y las empresas. Los investigadores están trabajando actualmente en la manera de combinar los datos clásicos con los datos cuánticos en las redes de fibra óptica con el fin de aumentar la seguridad. En un nuevo estudio, científicos han demostrado cómo los datos cuánticos y clásicos pueden ser entrelazados en un mundo real, en una red de fibra óptica, dando un paso hacia la distribución de la información cuántica a la casa, y con ello a un internet cuántico.
Los físicos, Iris Choi, Robert J. Young y Paul D. Townsend, del Instituto Nacional Tyndall en la Universidad de Cork en Cork, Irlanda, han publicado su estudio en una edición reciente del New Journal de la Física . Mientras que la viabilidad de la transferencia de qubits en los modernos de fibra hasta el hogar (FTTH) ya había sido demostrada, esta es la primera vez que los investigadores han estudiado cómo la operación podría funcionar en una red en el mundo real.
«Creo que nuestro trabajo constituye el primer intento realmente puro y duro, de abordar la cuestión de si la distribución de clave cuántica (QKD) puede trabajar en una fibra óptica de la red hasta el hogar (FTTH)», dijo Townsend. «El nuevo esquema que hemos desarrollado y probado demuestra que la respuesta es sí se puede. Digo pragmático y duro, porque hemos tenido un sistema ampliamente utilizado FTTH clásico y se ha adaptado para funcionar con QKD, dejando el diseño de la parte clásica del sistema esencialmente sin cambios. El enfoque alternativo, que a veces se toma en la investigación QKD, es dejar de lado el sistema clásico para adaptarse a trabajar con el QKD. En nuestra opinión esto no es muy práctica por razones de costo. »
El mayor desafío en la transferencia de qubits en redes del mundo real es la superación de la diafonía entre los canales clásicos y cuánticos. La interferencia está inducida por la dispersión Raman espontánea de fotones en la fibra óptica. Ya que los canales clásicos implican fuertes impulsos de láser, mientras que la información cuántica es transportada por fotones individuales, la interferencia afecta principalmente al canal cuántico, por lo que la tasa de error es tan elevada que el canal cuántico no puede operar.
La investigación ha demostrado que el nivel de ruido Raman se puede reducir mediante el filtrado óptico, aunque esta técnica es demasiado cara para el uso práctico. Así Choi, Young, y Townsend han desarrollado y demostrado un nuevo esquema de supresión de ruido que implica la creación de lagunas en la dispersión, y el envío de los datos cuánticos en estos espacios.
En primer lugar, los investigadores optaron por una configuración que utiliza dos longitudes de onda diferentes para la transmisión de los canales cuánticos y clásicos. En esta configuración, sólo la luz Raman dispersa en el canal de subida (que va de la casa de un usuario) puede generar interferencias en ese usuario. Luego, los investigadores identificaron periodos de calma entre las ráfagas de ruido generadas por la dispersión Raman en el canal de subida. Utilizando un esquema de multiplexión de tiempo y longitud de onda, los investigadores demostraron que los datos cuánticos generados por un esquema de distribución de clave cuántica (QKD) pueden ser transmitidso durante estos períodos de calma con alta fidelidad.
Mientras que la construcción de una red puramente cuántica podría evitar el problema de la interferencia total, los investigadores explican que la combinación de canales cuánticos con canales clásicos es con diferencia la opción más práctica.
La infraestructura de redes fibra óptica es enormemente costosa de implementar, por lo que debe durar mucho tiempo – tal vez 25 años o más – y ser capaz de soportar una amplia gama de sistemas y servicios actuales y futuros, aún por definir. Por lo tanto, es extremadamente improbable que un operador cada vez despliegue una red, o incluso fibras dentro de una red existente, exclusivamente para la comunicación cuántica – que es demasiado caro hacerlo. Por lo tanto, hay que desarrollar técnicas que permitan a los canales clásicos y cuánticos trabajar juntos en la misma red, si queremos que los sistemas de comunicación cuántica se conviertan en una realidad práctica.
Al demostrar que tanto la información cuántica y clásica puede transmitirse en una única red de fibra óptica de una manera que satisface necesidades del mundo real, los investigadores esperan llevar la tecnología de la información cuántica a un paso de las aplicaciones comerciales.
«Como hemos demostrado, en principio, la tecnología para hacer esto está disponible ahora,» afirmó Townsend. «Sin embargo, en realidad un estudio adicional es probable que sea necesario para reducir el costo y mejorar el rendimiento de algunas piezas clave del sistema, tales como los detectores de fotones individuales, antes de difundirse amplias aplicaciones. En general, la «proposición de valor» para QKD en redes FTTH y otros se encuentra bajo intenso debate, pero por el momento no hay un consenso claro acerca de si y cuándo podría ser aprobada en lugar de las técnicas clásicas de cifrado. Sin embargo, como lo demuestra esta investigación, el campo de QKD no se queda quieto y los sistemas están en constante evolución para ser más prácticos, y la mejora de las posibilidades de adopción de la tecnología en el futuro. »
Más información: Iris Choi, et al. «Quantum de información para el hogar.» New Journal of Physics 13 (2011) 063039 DOI: 10.1088/1367-2630/13/6/063039
Imagen: Physorg
James Clerk Maxwell y Heinrich Hertz demostraron teórica y experimentalmente que la luz es una onda electromagnética. En las longitudes de onda ópticas los experimentos han logrado medir solamente la componente eléctrica del campo ya que la componente magnética es muchísimo más débil. Burresi et al. han logrado la primera medida directa de las componentes magnéticas de la luz a la salida de una fibra óptica de vidrio gracias a una sonda metálica nanoestructurada, una especie de microscopio por efecto túnel óptico. La microscopía óptica por campo cercano (SNOM o scanning near-field optical microscopy) permite observar la luz a una distancia menor que una longitud de onda (de dicha luz), es decir, su resolución no está limitada por la difracción de Abbe. Para la luz infrarroja en una fibra óptica, este límite difractivo impide observar la luz en distancias menores de 500 nm. (nanómetros). Gracias a la nueva técnica se han podido observar las características ópticas en la nanoescala de los campos magnéticos en pulsos de luz. Nos lo cuentan Harald Giessen, Ralf Vogelgesang, “Glimpsing the Weak Magnetic Field of Light,” Science 326: 529-530, 23 October 2009, haciéndose eco del artículo técnico de M. Burresi, D. van Oosten, T. Kampfrath, H. Schoenmaker, R. Heideman, A. Leinse, L. Kuipers, “Probing the Magnetic Field of Light at Optical Frequencies,” Science 326: 550-553, 23 October 2009.
El cociente entre la contribución al campo electromagnético de la luz de las componentes eléctrica y magnética por separado es de la constante de estructura fina al cuadrado, aproximadamente 4 órdenes de magnitud. Esta diferencia es tan grande que ha permitido observar experimentalmente la contribución magnética sólo en ondas de radio con una longitud de onda entre centímetros y metros. En el régimen óptico es necesario amplificar la componente magnética de alguna manera. En un metamaterial formado por pequeños anillos resonadores nanométricos (con un área de 100 nm. por 100 nm.) es posible realizar dicha amplificación de los campos magnéticos hasta en 6 órdenes de magnitud. Esta es la técnica que han utilizado Burresi et al. han logrado observar tanto el campo magnético como el eléctrico en una fibra óptica y han comprobado que están desfasados exactamente 90º, como la teoría predice, confirmando que la señal que interpretan como campo magnético realmente lo es.
Noticia completa en: Francis (th)E mule Science’s News
___________________
Enlaces de interés:
– Historia de la medida de la velocidad de la luz
Ayer CoreOptics y Siemens han anunciado que en la realización de varias pruebas para el desarrollo de la transmisión de datos para televisión a alta velocidad, han logrado alcanzar los 111 Gbps para 10 canales a través de un único canal de transmisión de 50 Ghz en una distancia de 2.400 Kilometros.
Este tipo de experimentos demuestran la esperanza puesta por parte de las compañías en la fibra óptica como modo de transmisión de datos más veloz y eficaz del mercado.
Las investigaciones avanzan en pro de la velocidad y posibilidad de ampliación multicanal sin relevancia de gasto añadido por parte de las compañías.
wow imaginen el potencial de la fibra optica que aunque cara eso si pero en verdad es asombroso el potencial 111GB/S, no es ningún juego como sabemos, ahora imaginenlo en futuro todas las aplicaciones que tal velocidad tendría sobre todo para las comunicaciones, que es a donde va enfocada, bueno ojala que este tipos de tecnología se sigan desarrollando en pro del progreso
El Administrador de Infraestructuras Ferroviarias (Adif) ingresa unos 60 millones de euros anuales por la explotación de la red de fibra óptica de 12.000 kilómetros de longitud de la que es titular, y que le convierte en el primer proveedor nacional de esta tipo de red y en el de mayor implantación geográfica.
El ente público gestor de las líneas ferroviarias convencionales y de Alta Velocidad (AVE) alquila la red de fibra óptica que no utiliza para sus propios servicios a los principales operadores de telecomunicaciones, con el fin último de obtener la máxima rentabilidad social y económica de este activo.
En concreto, utilizan la fibra óptica de Adif Orange, Telefónica, Vodafone, Jazztel, British Telecom, Cableuropa (ONO), Cogent, Colt, Ya.com y la Universidad Rey Juan Carlos, entre otras compañías e instituciones, según datos de la empresa pública recogidos por Europa Press.
Adif invierte unos 8 millones de euros anuales en la continua mejora de la calidad de esta red. De esta cifra, en los últimos ejercicios ha destinado unos 4 millones de euros anuales al progresivo soterramiento de la fibra óptica y desaparición de los tendidos aéreos.
Además, la expansión de la banda ancha doméstica y de los móviles de tercera generación (UMTS) ha llevado al ente público a extender su fibra óptica en entornos metropolitanos con potencial de crecimiento residencial e industrial para acercar el producto al clientes final.
Para ello ha aprovechado la red ferroviaria de Cercanías y ya administra una red de 600 kilómetros de red de fibra óptica en los anillos metropolitanos de Madrid y Barcelona, respectivamente, además de la infraestructura con que cuenta en capitales como Bilbao, Sevilla y Valencia, y el cable dedicado al cliente final que suma otros 1.200 kilómetros adicionales.
La red de fibra óptica del Adif está también interconectada con otros redes internacionales a través de Francia y Portugal, e incluso con cable submarino.
Con todo, Adif explota mediante el arrendamiento a sus clientes un total de 12.000 kilómetros de red, el 39% de la fibra óptica oscura (cable propiamente dicho sin equipos de generación), incluidos las mencionadas redes metropolitanas. Además, dispone de 6.600 metros cuadrados de espacios acondicionados para equipos de comunicaciones ubicados en 158 lugares estratégicos.
Fuente: Europa Press