En la vida cotidiana se da por hecho que todos los dispositivos funcionan con la misma hora. Sin embargo, cuando la comunicación se produce entre sistemas en movimiento (como satélites, aviones o drones) o situados a distintas alturas, esa suposición deja de ser válida. La relatividad de Einstein explica que el tiempo no avanza exactamente igual en todos los lugares, un efecto que ya debe corregirse en tecnologías tan habituales como el GPS, explicó la UPM.

Este problema, "asumible en la informática clásica, se vuelve crítico en el ámbito cuántico". Los bits cuánticos, que permiten procesar y transmitir información de forma extremadamente eficiente y segura, son muy sensibles a pequeños desajustes de tiempo, a errores de sincronización y a variaciones provocadas por el movimiento o la gravedad. Si los relojes no coinciden, la información puede degradarse o perderse.

Hasta ahora, muchos modelos de comunicación cuántica trataban estas diferencias de tiempo y de posición como molestias externas, sin integrarlas del todo en el diseño de las redes. "Esto ha limitado su aplicación real, especialmente cuando se intenta pasar de experimentos controlados en laboratorio a sistemas distribuidos a gran escala, como redes cuánticas por satélite", añadió la Politécnica.

Un trabajo matemático en el que participa la propia UPM, publicado en la revista 'Quantum Studies: Mathematics and Foundations', da un paso más al "incorporar directamente estos efectos en la propia base matemática de la computación cuántica". De forma sencilla, propone un marco "que permite ordenar y describir los procesos cuánticos teniendo en cuenta que el tiempo no es igual para todos y que los dispositivos pueden estar en movimiento", detalla el estudio.

Esto significa que los científicos pueden saber qué operaciones cuánticas son posibles, en qué orden pueden realizarse y cómo se ven afectadas por la geometría del espacio y del tiempo. En la práctica, "este enfoque facilita el diseño de protocolos de comunicación cuántica más robustos y realistas", añade el trabajo.

COMUNICACIONES IMPOSIBLES DE ESPIAR

El avance resulta "especialmente relevante" para el desarrollo del futuro internet cuántico, "una red que permitirá comunicaciones ultraseguras, imposibles de espiar, incluso entre puntos muy alejados de la Tierra", detalló la UPM. En ese escenario, la ausencia de un "reloj mundial" común "deja de ser un obstáculo técnico para convertirse en un problema abordable desde el diseño".

Los matemáticos de la UPM subrayaron que se trata de "una contribución teórica y fundamental, no de una tecnología lista para su uso inmediato". No obstante, este tipo de trabajos son los que permiten, a largo plazo, que tecnologías complejas "pasen del laboratorio a aplicaciones reales, como las comunicaciones seguras por satélite, la protección de infraestructuras críticas o el intercambio fiable de información en situaciones de emergencia".

El investigador de la UPM Joaquín Ordieres, uno de los autores del estudio, explicó que "no todos los sistemas pueden asumir que comparten el mismo tiempo, y en el mundo real esto no es una excepción, sino la norma". Subrayó que el trabajo ofrece "una forma rigurosa de describir qué operaciones cuánticas son físicamente posibles cuando los dispositivos están en movimiento o no están perfectamente sincronizados".

Ordieres precisó que este marco teórico "permite simular sistemas cuánticos de forma más realista, diseñar protocolos más robustos y entender mejor cómo influyen el ruido, los errores y las limitaciones físicas fundamentales".