La identidad cuántica de un fotón fue trasladada a otro fotón distante dos kilómetros
Por primera vez en la historia se ha conseguido la teletransportación de un fotón a larga distancia, lo que constituye un fuerte impulso para el desarrollo de la criptografía y los ordenadores cuánticos, así como para nuevos sistemas de telecomunicaciones capaces de obtener la transmisión instantánea de datos. De esta forma, la teletransportación no sólo se consolida como fenómeno físico controlable, sino como un nuevo desafío a la concepción del mundo basada en el tiempo y el espacio. Por Eduardo Martínez.
Lo que ha conseguido este equipo de físicos es transferir las propiedades de un fotón a otro fotón que estaba distante dos kilómetros. La experiencia constituye toda una proeza porque hasta ahora las distancias en que se conseguían estos fenómenos eran mucho más cortas.
En un principio se creía que los objetos estaban constituidos de materia y de forma, pero en la actualidad los físicos hablan de energía y de estructuras para definir la realidad. Sin embargo, esta concepción avanzada del mundo no lleva implícita la posibilidad de que la materia pueda ser llevada de un lado a otro sin haber recorrido un trayecto.
Para concebir la posibilidad de que un fotón pueda ser transportado dos kilómetros sin haber recorrido ningún trayecto, los físicos de Ginebra han debido apoyarse en sus conocimientos de la mecánica cuántica, que ofrece un marco teórico en el que la teletransportación es concebible.
Desde 1993
La idea de la teletransportación no es nueva y se remonta a 1993, cuando se descubrió que el estado cuántico de un objeto, es decir, su estructura más elemental, podía en teoría ser teletransportada.
De esta forma se imaginó que una entidad muy pequeña podía ser transportada de un lugar a otro sin moverse de su posición original. En realidad, de lo que se habla es de transportar su estructura, es decir, su esencia última, y no la materia del objeto, que permanece inamovible tanto en el punto de partida como de llegada.
En base a este razonamiento, desde 1997 se ha comprobado que la teletransportación es posible, siempre referida a partículas cuánticas separadas entre sí no más de un metro.
Lo que ha conseguido ahora el equipo del profesor Gisin es precisamente transportar el estado cuántico de un fotón entre dos laboratorios unidos entre sí por una línea de fibra óptica de dos kilómetros de largo.
En realidad, los dos laboratorios, y por ende las partículas del experimento, estaban separadas entre sí 55 metros, pero el cable que separó a los dos fotones gemelos tenía una extensión mayor para simular una distancia de dos kilómetros y verificar que a esta distancia la teletransportación también es factible.
Identidad cuántica
En una entrevista a SwiussInfo, el profesor Nicolas Gisin explica que la materia y la energía no pueden ser teletransportadas, pero sí la identidad cuántica de una partícula, es decir, su más íntima estructura.
De esta forma, de una partícula situada en el punto A, es posible transferir todas las informaciones relativas a sus características físicas a otra partícula situada en el punto B. Esta segunda partícula sufre una transformación y se convierte en un doble perfecto de la partícula A.
El experimento requirió controlar previamente la inestabilidad de los fotones, que son las partículas elementales de las que se compone la luz. Para conseguir la teletransportación, el equipo de físicos se valió de los así llamados fotones gemelos.
A través de una técnica conocida en inglés como “entanglement” (enredo), consiguieron reproducir una copia idéntica de un fotón, y de esta forma obtuvieron los fotones gemelos.
Cuando esto se consigue, cualquier modificación que sufre uno de los fotones la reproduce instantáneamente el otro, aunque esté a distancia del primero, una aportación de la física cuántica que compromete la noción clásica de tiempo y de espacio.
Junto al enredo
Lo que hacen en el experimento estos fotones gemelos es jugar el papel de terminales para la transmisión. Se coloca la partícula que se quiere teletransportar junto a uno de ellos y una serie de instrumentos miden los efectos de este encuentro cuántico.
La partícula que se pretende teletransportar se altera cuando se le sitúa junto a uno de los fotones gemelos y esta alteración es registrada instantáneamente por el otro fotón gemelo, que de esta forma se convierte en una copia idéntica de la primera partícula así verificada por los instrumentos de medición.
El experimento constituye un fuerte impulso al desarrollo de las telecomunicaciones, la criptografía y la informática, particularmente a la emergencia de los llamados ordenadores cuánticos, si bien la técnica de teletransportación deberá ser todavía perfeccionada.
La teletransportación cuántica permite en efecto la transferencia de información por este sistema, ya sea para el envío de datos (telecomunicaciones), ya para el envío de instrucciones a un ordenador, que de esta forma aumentaría hasta el límite su velocidad de funcionamiento.
Misión imposible
Hasta 1993 se consideraba imposible la teletransportación porque necesita la copia exacta de cada partícula en un objeto, lo que según el principio de incertidumbre es imposible porque el mismo acto de medir una partícula altera su naturaleza.
La fórmula encontrada por los físicos fue la del enredo, ya que cuando dos partículas se enredan como dos enamorados, en la práctica actúan como si fueran una sola, aunque lleguen a separarse entre sí.
El enredo se consigue tomando un fotón y enredándolo con otro y luego separándolos entre sí. En ese momento se aproxima el objeto que se quiere teletransportar a uno de los fotones del enredo y el segundo fotón reproduce la alteración del primero instantáneamente, sin que medie ninguna influencia perceptible entre ellos.
Dos principios
Todo esto es posible porque en el mundo cuántico rigen leyes diferentes de las que conocemos en el universo cotidiano. Átomos, protones, neutrones y fotones se comportan de manera sorprendente para nuestros sentidos según dos principios.
El primer principio es el de superposición de estados: en contra de lo que ocurre en el mundo de los sentidos, los objetos cuánticos como los fotones pueden estar en dos estados diferentes a la misma vez, sin que pueda preverse de antemano en qué estado estaba antes de la medición.
El segundo principio que rige la física cuántica es el de incertidumbre formulado por Heisenberg, según el cual la mera observación de un sistema cuántico lo modifica de tal forma que impide que pueda ser conocido tal como es en realidad en el estado no observado.
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