Desde mediados del siglo XX, los científicos han estado buscando evidencia de vida inteligente más allá del sistema solar.Los científicos que se dedican a la búsqueda de inteligencia extraterrestre (SETI, por sus siglas en inglés) confían la mayor parte del tiempo en estudios de radioastronomía en busca de signos de actividad tecnológica (también conocida como “firma técnica“).con4.375 exoplanetas identificados(¡y así sucesivamente!) Se esperan mayores esfuerzos en un futuro próximo.
Anticipándose a estos esfuerzos, los investigadores están considerando otras posibles firmas técnicas que debemos tener en cuenta.De acuerdo aMichael Hipke, profesor visitanteCentro de Investigación SETI de UC Berkeley, la búsqueda también debería ampliarse para incluir la comunicación cuántica.En una era en la que la computación cuántica y las tecnologías relacionadas están dando sus frutos, tiene sentido buscar señales en otros lugares.
La búsqueda de firmas técnicas y cuáles constituyen las firmas más prometedoras ha sido un tema de renovado interés en los últimos años.Esto se debe en gran parte a que miles de exoplanetas se pueden utilizar para investigaciones posteriores utilizando telescopios de última generación que estarán operativos en los próximos años.A medida que estos instrumentos encuentran agujas en el “pajar espacial”, el astrobiólogo debe tener claro qué buscar.
paraseptiembre 2018, organizado por la NASATaller de tecnofirma, seguido de su liberación.informe de firma tecnica.con la NASA hasta agosto de 2020.Laboratorios de mármol azulPatrocinó otra conferencia:Tecnoescalada 2020– Discute el concepto de una búsqueda futura de firmas técnicas más allá de las señales inalámbricas típicas.Como alguien que ha dedicado su vida profesional a SETI, Hippke ofrece muchas ideas.
buscar hasta ahora
Como señaló en su investigación, los esfuerzos modernos de SETI comenzaron en 1959 por los famosos pioneros de SETI.Giuseppe Coconifísicofelipe morrison(ambos en la Universidad de Cornell en ese momento) publicaron un artículo innovador.búsqueda de comunicación interestelar.”En este documento, Coccini y Morrison recomendaron buscar señales de banda estrecha en el espectro de radio en busca de signos de vida inteligente.
Le siguieron dos años más tarde RN Schwartz y CH Townes.Instituto de Investigación de Defensa(IDA) en un documento de Washington DC “Comunicaciones interestelares e interplanetarias por másers ópticos”, sugirieron que los pulsos de luz de los láseres de microondas podrían ser indicativos de inteligencia extraterrestre (ETI) enviando mensajes al espacio.
Sin embargo, como señala Hippke, 60 años después, había más de 100 programas de búsqueda dedicados, pero las encuestas que buscaron estas firmas técnicas específicas no arrojaron resultados concretos.No es que los científicos estén buscando firmas falsas hasta ahora, sino que podría ser útil considerar lanzar una red más amplia.hipkeroexplicaciónEn su tesis:
“Aún no se ha encontrado, pero estamos buscando la explosión de un faro de banda estrecha y tenemos que seguir buscando.Al mismo tiempo, es posible ampliar nuestra búsqueda… En los pasillos del departamento de astronomía, a veces se argumenta que tenemos que ‘sintonizar la banda correcta’ y, listo, conectarnos al canal de comunicaciones intergaláctico”.
revolución cuántica
Casi todos los intentos de crear procesadores cuánticos se han hecho relativamente recientemente (lo que ha ocurrido desde principios de siglo), pero el concepto en sí se remonta a principios de la década de 1970.Stephen Weisner, entonces profesor de física en la Universidad de Columbia, propuso que la información podría codificarse de manera segura utilizando el principio de superposición.
Este principio establece que el “giro” de un electrón, que es la propiedad básica de que puede apuntar “hacia arriba” o “abajo”, es indeterminado. Es decir, puede ser uno o ambos a la vez.Entonces, mientras que un giro hacia arriba o hacia abajo es similar a los 0 y 1 en código binario, el principio de superposición significa que una computadora cuántica puede hacer exponencialmente más cálculos en un momento dado.
Además de la capacidad de realizar más funciones, Hippke identifica cuatro posibles razones por las que las ETI eligen la comunicación cuántica.Estos incluyen “vigilancia”, supremacía cuántica, seguridad de la información y eficiencia de la información.“Cuando se trata de seguridad y eficiencia de la información, se prefiere a las comunicaciones tradicionales y no habría sido detectada en todas las búsquedas anteriores”, escribe.
El uso de las computadoras ha avanzado considerablemente durante el siglo pasado, desde máquinas aisladas hasta la World Wide Web y quizás incluso futuras redes interplanetarias.Mirando hacia el futuro, Hippke argumenta que no es descabellado creer que la humanidad dependerá de las redes cuánticas interestelares que permiten la computación cuántica distribuida y la transmisión de qubits a larga distancia.
Basado en la suposición de que los humanos representan normas (también conocidos como Principios Copernicanos) en lugar de valores atípicos, es lógico suponer que las ETI avanzadas ya han creado tales redes.Basado en la investigación humana sobre la comunicación cuántica, Hippke ofrece cuatro métodos posibles.El primero es la “codificación de polarización”, que se basa en la polarización horizontal y vertical de la luz para representar datos.
El segundo método implica el “estado fock” de los fotones, en el que las señales se codifican alternando entre un número prudente de partículas y vacíos (similares a los códigos binarios).Las otras dos opciones incluyen codificación bin temporal (se utilizan llegadas tempranas y tardías) o codificación de luz en un estado coherente donde la luz se comprime en amplitud o en fase para simular códigos binarios.
seguridad y suprema
Entre los muchos beneficios que la comunicación cuántica proporcionará a las especies tecnológicamente avanzadas, el control de acceso es particularmente interesante debido a las implicaciones que puede tener para SETI.En última instancia, la discrepancia entre lo que asumimos y la probabilidad estadística de vida inteligente en nuestro universo y la falta de evidencia (también conocida como la paradoja de Fermi) requiere una explicación.Hippke dice:
“ETI puede optar intencionalmente por hacer que las comunicaciones sean invisibles para las civilizaciones menos desarrolladas.Quizás la mayoría o todas las civilizaciones avanzadas sientan la necesidad de evitar que los “monos” entren en el Canal Galáctico, y solo permitirán que los miembros participen por encima de un cierto mínimo de habilidad.Dominar la comunicación cuántica puede reflejar estas limitaciones”.
La idea de la comunicación cuántica fue propuesta por primera vez en 1979 por Mieczyslaw Subotowicz, profesor de astrofísica en la Universidad Maria Curie-Sklodowska de Lublin (Polonia). “Comunicación interestelar por haces de neutrinos”, argumentó Subotowicz, la dificultad que presenta este método sería un punto de venta para una civilización extraterrestre suficientemente avanzada (ETC).
Al elegir un medio de comunicación con una sección transversal tan pequeña, el ETC solo podrá comunicarse con especies igualmente avanzadas.Pero Hippke señala que esto también hace que sea prácticamente imposible detectar pares de neutrinos entrelazados.Por esta razón, los fotones entrelazados no solo proporcionan un control de acceso, sino que también pueden detectar los fotones destinados a recibirlos.
De manera similar, se prefiere la comunicación cuántica debido a la seguridad que permite, que es una de las principales razones por las que la tecnología se está desarrollando aquí en la Tierra.La distribución de claves cuánticas (QKD) permite que dos partes generen una clave compartida que se puede usar para cifrar y descifrar mensajes secretos.En teoría, esto conducirá a una nueva era en la que las comunicaciones y las bases de datos cifradas serán inmunes a los ciberataques convencionales.
QKD también tiene la ventaja única de que ambas partes pueden detectar posibles terceros que intentan interceptar mensajes.Basado en la mecánica cuántica, cualquier intento de medir un sistema cuántico colapsará la función de onda de una partícula entrelazada.Esto crea una anomalía detectable en el sistema que inmediatamente señala un peligro.Hipke dijo:
“Se desconoce si los valores de ETI garantizan la comunicación interestelar, pero está claro que es una herramienta beneficiosa para una vasta civilización de comportamiento, como es la humanidad actual.Por lo tanto, es probable que los futuros humanos (o ETI) deseen implementar redes interestelares seguras”.
Otro beneficio importante de la computación cuántica es que puede resolver problemas exponencialmente más rápido que sus contrapartes digitales, lo que se conoce como “supremacía cuántica”.ejemplo clásico esAlgoritmo de Shore, las computadoras convencionales pueden tardar años en resolver un algoritmo cuántico de tiempo polinomial para factorizar números enteros, mientras que las computadoras cuánticas pueden descifrarlo en segundos.
En la informática tradicional, la criptografía de clave pública (comoCifrado RSA-2048) usando funciones matemáticas que son muy difíciles y consumen mucho tiempo para calcular.Dado que puede acomodar exponencialmente más funciones, se estima que una computadora cuántica podrá descifrar el mismo cifrado en aproximadamente 10 segundos.
Por último, pero no menos importante, está la mayor eficiencia de información de fotones (PIE) que proporciona la comunicación cuántica en los canales convencionales, medida en bits por fotón.Según Hippke, la comunicación cuántica mejorará la calificación de eficiencia de bit por fotón hasta en un tercio.En este sentido, la aspiración a una transmisión de datos más eficiente hará inevitable la adopción de redes cuánticas.
“Por el contrario, los canales tradicionales consumen mucha energía porque no utilizan todas las opciones de codificación de información por fotón”, escribe.“La ventaja cuántica de 1/3 de orden no parece gran cosa, pero ¿por qué desperdiciarla?Es lógico suponer que las ETI prefieren transmitir más información que menos información por unidad de energía”.
desafío
Por supuesto, ninguna presentación relacionada con SETI puede estar completa sin abordar los posibles problemas.En primer lugar, está el problema de la coherencia en el que la energía (e información) se pierde en el entorno de fondo.Los principales problemas con respecto a la transmisión a través del espacio interestelar son la distancia, los electrones libres (viento solar), el polvo interplanetario y los medios interestelares (nubes de polvo y gas de baja densidad).
“Como referencia, la distancia máxima desde la Tierra a la que se ha realizado un experimento de entrelazamiento óptico exitoso es de 144 km”, dice Hippke.Debido a que la densidad de masa de la atmósfera terrestre es de 1,2 kg·m-Tres, lo que significa que una señal que pasa a través de una columna de 144 km (~90 mi) de largo procesa una densidad de columna de 1,728 × 10.5kg m-2.En contraste, la densidad de columna entre la Tierra y su estrella más cercana (Próxima Centauri) es ocho veces menor (3×10-8kg m-2).
Otro problema es el retraso impuesto por el universo relativista, lo que significa que los mensajes tardan años en llegar incluso al sistema estelar más cercano.Como resultado, la mayoría de los cálculos cuánticos se realizan localmente y solo se transmiten qubits comprimidos entre los nodos de comunicación.Con esto en mente, hay algunas señales de que la humanidad puede estar atenta en los próximos años.
¿Que debería buscar?
El método utilizado para transmitir información cuántica crea una firma específica con la que los investigadores de SETI pueden identificarse.Actualmente, las instalaciones de SETI que realizan observaciones del espectro visible no cuentan con el equipo para recibir comunicaciones cuánticas (ya que aún no cuentan con la tecnología).Pero tienen equipos que pueden detectar fotones, obtener sus espectros y realizar experimentos de polarización.
Entonces, Hippke argumenta que será posible detectar señales potenciales en el ruido de fondo de una habitación.Esto es similar a lo queprofesor rubinartículo de 2016 (“Búsqueda de inteligencia directivaEn “), argumentó que las señales ópticas (láseres) utilizadas para la propulsión de energía direccional o la comunicación a veces causan un “derrame” apreciable.
De la misma manera, puede recopilar fotones “malos” de los observatorios y medir los signos de codificación utilizando una variedad de técnicas (incluidas las identificadas en la investigación).Un método posible, recomendado por Hippke, es un interferómetro a largo plazo en el que múltiples instrumentos controlan la amplitud y la fase de un campo electromagnético en el espacio a lo largo del tiempo y lo comparan con una línea de base para identificar la presencia de una codificación.
Sin embargo, hay una cosa a considerar. Si escuchamos la comunicación cuántica de ETI, ¿no perderemos ninguna información?Entonces, ¿la ETI en cuestión no se daría cuenta de que estamos escuchando?Suponiendo que no nos conocían antes, ¡debe ser después de que todo esto termine!¡Incluso podría concluir que es mejor no escuchar las conversaciones de especies más avanzadas!
Pero esa es una pregunta para otro día y otro tema informativo para la discusión (cf.Más allá de la paradoja de Fermi: la hipótesis del “bosque oscuro”).
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