Por Canuto  

Un procesador fotónico cuántico viajó a la órbita terrestre baja y produjo interferencia entre fotones pese a los daños en sus detectores y a un láser debilitado. El ensayo abre una posibilidad para procesar información en satélites, aunque todavía no permite clasificar ni comprimir datos espaciales.
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  • El equipo dirigido por Philip Walther registró interferencia cuántica a bordo de un satélite lanzado en junio de 2025.
  • La luz solar, la radiación y la contaminación del láser redujeron el margen operativo del experimento.
  • Los investigadores ven la prueba como un primer paso, no como un sistema listo para procesar datos satelitales.

Un procesador cuántico fotónico logró operar en órbita pese a fallas y radiación

Un procesador fotónico cuántico consiguió operar en el espacio por primera vez, pese a una cadena de problemas que afectó sus detectores y su fuente de luz. El ensayo, dirigido por el físico Philip Walther, de la Universidad de Viena, mostró interferencia cuántica a bordo de un satélite, pero todavía no permite procesar datos satelitales para su clasificación o compresión.

Una prueba cuántica fuera del laboratorio

Los satélites recogen grandes volúmenes de información, pero no siempre pueden enviarla de inmediato a estaciones terrestres: el ancho de banda de descarga y las oportunidades limitadas de comunicación restringen ese flujo. Procesar parte de los datos directamente en órbita podría reducir la cantidad de información que debe transmitirse, una posibilidad que motivó a los investigadores a probar un procesador cuántico en un entorno muy distinto al de un laboratorio.

El dispositivo utiliza fotones para transportar información cuántica y dirigirla por una red programable de trayectorias ópticas grabadas en un chip de vidrio. Una fuente genera los fotones en pares y los envía al circuito, donde su comportamiento depende de que resulten indistinguibles entre sí; diferencias pequeñas en el momento de llegada, la polarización o la longitud de onda pueden alterar la interferencia necesaria para la operación.

Esa exigencia hizo especialmente difícil el ensayo orbital. El instrumento debía conservar el desempeño de sus componentes mientras el satélite se desplazaba a unos 28.000 kilómetros por hora, recibía radiación solar sin filtrar y atravesaba cambios térmicos, además de soportar las vibraciones del lanzamiento; cualquiera de esas condiciones podía degradar la óptica o modificar las propiedades de los fotones.

Para proteger el equipo durante el despegue, los investigadores fijaron los componentes más delicados sobre bases de titanio y reforzaron con epoxi las fibras ópticas conectadas al chip. También sometieron prototipos a pruebas de vibración y choque que simulaban el viaje en cohete, con una exigencia de respuesta al impacto cercana a 1.500 veces la gravedad terrestre en una frecuencia de resonancia; la óptica superó esos ensayos sin una degradación medible.

Detectores y láser bajo presión

El procesador despegó el 23 de junio de 2025 a bordo de un Falcon 9 y quedó en órbita terrestre baja, a unos 510 kilómetros de altitud. Sin embargo, el equipo no pudo aprovechar todos los detectores incluidos en la carga útil: de seis diodos de avalancha de un solo fotón, conocidos como SPAD, solo tres resultaron utilizables para registrar las partículas que salían del circuito óptico.

La luz solar también afectó las mediciones porque los detectores supervivientes eran tan sensibles que el brillo generaba una señal de fondo intensa y variable. El satélite entraba en la sombra de la Tierra aproximadamente cada 92 minutos, y durante esos pasos el ruido disminuía lo suficiente para que los investigadores realizaran sus mediciones más delicadas en ventanas de unos 30 minutos por órbita.

La sombra, no obstante, no podía proteger los sensores de la radiación presente en la órbita terrestre baja, donde protones y electrones energéticos asociados a los cinturones de Van Allen pueden deteriorar componentes electrónicos. El equipo había encerrado la carga útil en un blindaje de aluminio aeroespacial de un centímetro de espesor, eficaz frente a los electrones, aunque los protones planteaban un desafío mayor sin añadir demasiado peso.

Después de 52 días en órbita, los detectores supervivientes mostraron un aumento notable en las cuentas oscuras, es decir, registros falsos producidos incluso cuando no llegaba ningún fotón. Los investigadores compensaron parte del deterioro al ajustar el voltaje de los sensores, pero el láser del sistema también comenzó a perder potencia por un problema distinto relacionado con materiales utilizados en su interior.

Una señal cuántica pese a las fallas

El láser comercial modificado para el experimento tenía una carcasa de Kovar bañado en oro, una aleación elegida en parte por su baja expansión ante cambios de temperatura. Sin embargo, un adhesivo interno no estaba preparado para el vacío espacial y comenzó a liberar moléculas que se depositaron sobre componentes ópticos cercanos, formando una película rica en carbono que reducía la salida del láser.

En las pruebas, la potencia pasó de unos 20 milivatios a solo 4 milivatios en el transcurso de una semana. Cuando el equipo identificó la contaminación, el instrumento de vuelo ya estaba integrado en el cohete, por lo que no había oportunidad de cambiar el adhesivo ni limpiar la óptica; en órbita, la potencia siguió bajando y agravó las dificultades causadas por los detectores afectados por la radiación.

A pesar de esas limitaciones, los investigadores observaron una caída de Hong-Ou-Mandel, un efecto que aparece cuando dos fotones indistinguibles llegan al mismo tiempo a una unión óptica y su interferencia hace que tiendan a salir juntos. Para buscar la señal, variaron la temperatura del cristal que produce los pares de fotones y modificaron así sus longitudes de onda, hasta acercarlas a la coincidencia espectral necesaria para el efecto.

Las pruebas terrestres indicaban que el punto de coincidencia debía aparecer cerca de los 32,5 grados Celsius, y en órbita la tasa de detecciones simultáneas cayó prácticamente a esa temperatura. La visibilidad registrada fue de 0,908, por encima del límite clásico de 0,5, aunque la incertidumbre hizo que el resultado superara ese umbral por 2,14 desviaciones estándar, una precisión que obliga a interpretar la medición con cautela.

El equipo reprodujo la caída en dos días distintos y comprobó que desaparecía al reconfigurar deliberadamente el procesador en un estado que no debía producir el efecto. Esas verificaciones respaldan que el instrumento generó y manipuló interferencia no clásica en el espacio, aunque no equivalen a demostrar que ya pueda ejecutar tareas útiles de procesamiento de datos satelitales.

El siguiente objetivo planteado por los investigadores consiste en desarrollar procesadores fotónicos capaces de clasificar y comprimir información directamente en el hardware, para enviar a tierra solo el resultado de la inferencia. La visión a más largo plazo combina esos procesadores en órbita con enlaces cuánticos entre satélites y estaciones terrestres, pero el experimento actual funciona como una prueba inicial para mejorar la resistencia del equipo, no como una arquitectura ya desplegada.

El estudio todavía no cuenta con revisión por pares, una salvedad relevante para evaluar sus resultados y su alcance. ScienceAlert informó que el equipo considera este trabajo el primer paso hacia una computación cuántica menos dependiente de condiciones controladas de laboratorio; por ahora, la principal evidencia es que un procesador fotónico pudo producir una señal cuántica en órbita pese a sus fallas, no que los satélites ya puedan resolver allí sus problemas de datos.


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