Un equipo ha demostrado la síntesis programable de estados cuánticos de alta dimensión transmitidos a través de 20 metros de fibra óptica multimodo. El trabajo, publicado en Nature, combina fotones generados en átomos con tiempos de coherencia largos con técnicas de control que permiten preparar y recuperar estados complejos pese a la dispersión modal característica de este tipo de fibra.

La fibra multimodo es un canal atractivo para la información cuántica porque puede transportar muchos modos espaciales a la vez, multiplicando la capacidad respecto a la fibra monomodo. Su inconveniente es que los modos se acoplan y mezclan al propagarse, deformando el estado. Trabajos anteriores habían logrado recuperar modos individuales o controlar la transmisión clásica a través de fibras multimodo largas, pero la síntesis activa y programable de estados de alta dimensión en un canal cuántico seguía siendo un reto.

El método se apoya en fotones atómicos con coherencia larga, que reducen el ensanchamiento espectral y facilitan el control del estado. Sobre esa base, los investigadores emplean un esquema de modulación y calibración que compensa la dispersión de la fibra y permite escribir el estado deseado en los modos de salida. La longitud de 20 metros es un orden de magnitud superior a las demostraciones previas de este tipo y mantiene la fidelidad suficiente para operar con estados de dimensión elevada.

El resultado abre la puerta a protocolos de comunicación cuántica y computación cuántica que aprovechen la dimensionalidad interna de los modos espaciales como recurso, en lugar de limitarse a qubits. También plantea preguntas sobre la escalabilidad: si el control puede mantenerse en fibras más largas, con más modos y en condiciones menos controladas que las de laboratorio. La siguiente fase prevé extender la distancia y explorar aplicaciones en redes cuánticas metropolitanas.