Nobel de Física 2022 : la teletransportación cuántica

A primera vista, el teletransporte parece ciencia ficción. Pero después de leer este artículo, sabrá que se han realizado experimentos de teletransporte cuántico en todo el mundo desde 1997. Puede que no estemos al borde de un futuro como el de Star Trek, pero los teletransportes cuánticos son un área de investigación activa en la física actual.

El teletransporte de la luz en distancias cortas se logró en 1997.

Puede que recuerde el teletransporte como un elemento básico de la ciencia ficción, pero en realidad es mucho más que un dispositivo genial para desplazarse. El teletransporte cuántico es el proceso de transferir información cuántica de un lugar a otro sin atravesar el espacio entre ambos. En 1997, los investigadores informaron de que habían conseguido teletransportar información de un átomo a otro a corta distancia. En este proceso, un fotón (que actúa como una partícula y una onda) se transmitió de un átomo a otro; cuando llegó a su destino, se enredó con un átomo de allí. A continuación, los científicos midieron sus átomos entrelazados para obtener información sobre sus fotones originales, y así pudieron enviar mensajes telepáticos entre dos lugares sin utilizar ningún medio físico.

En la década de 2000, los científicos teletransportaron fotones a distancias más largas, a través de una zona urbana y entre ciudades.

El teletransporte cuántico es un proceso por el que se puede transmitir información cuántica (por ejemplo, el estado exacto de un átomo o un fotón) de un lugar a otro, con la ayuda de la comunicación clásica y de fotones previamente compartidos.

El primer teletransporte de un objeto se realizó en 1997, cuando los grupos de investigación dirigidos por Charles Bennett y Anton Zeilinger teletransportaron un estado cuántico a través de una distancia de 1 metro (3 pies), utilizando fotones mutuamente enredados que habían sido creados en sus respectivos laboratorios. El teletransporte a mayores distancias se logró por primera vez en junio de 2013, cuando físicos japoneses transportaron con éxito un estado cuántico a través de su ciudad hasta un satélite que orbitaba a 600 millas (1.000 km) de distancia; en esta demostración se utilizaron tres fotones entrelazados en lugar de solo dos como habían hecho Bennett y Zeilinger en su experimento.[1] En 2018, científicos de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China teletransportaron con éxito información entre dos lugares separados por más de 1 kilómetro.

El primer teletransporte de fotón a fotón se logró en 2005.

El teletransporte cuántico es la transferencia de información cuántica de un lugar a otro. Es una forma de comunicación cuántica y uno de los avances más importantes de la física desde el siglo pasado.

El teletransporte fue propuesto por primera vez por Charles H. Bennett y sus colaboradores del Centro de Investigación Almaden de IBM en 1993, basándose en su artículo de 1982 “The Quantum Mechanics of Computation”.

El primer teletransporte cuántico entre dos estaciones independientes separadas por 703 kilómetros se logró en 2017.

El teletransporte cuántico es un proceso por el que se puede transmitir información cuántica (por ejemplo, el estado exacto de un átomo o un fotón) de un lugar a otro, con la ayuda de la comunicación clásica y el entrelazamiento cuántico previamente compartido entre las estaciones emisora y receptora. La primera transmisión de este tipo se demostró en 1997, cuando Charles Bennett la utilizó para teletransportar un estado cuántico a través de una distancia de 10 millas (16 kilómetros) utilizando fibra óptica. La posibilidad de aplicaciones en la computación cuántica a larga distancia se abrió cuando los científicos fueron capaces de realizar esta hazaña a lo largo de 143 km en 2016, seguida de otra a lo largo de 703 km en 2017.

El récord de distancia más reciente lo tiene China, con un teletransporte de un cable de fibra óptica de 100 kilómetros en 2019.

Para los que no lo sepan, el teletransporte cuántico es un fenómeno en el que se puede transferir información de una partícula a otra, permitiendo así su traslado. En el récord de distancia más reciente, China logró teletransportar fotones a más de 100 km, un hito importante en el desarrollo de la tecnología de comunicación cuántica.

No es la primera vez que China establece récords de teletransporte cuántico: en 2017, se convirtió en la primera nación en lograr tal hazaña cuando envió fotones a través de cables de fibra óptica a 703 kilómetros de distancia y luego los reconstruyó al otro lado.

¿Podremos teletransportarnos algún día?

El teletransporte es un proceso teórico que consiste en trasladar un objeto físico de un lugar a otro sin cruzar el espacio físico entre ambos. La idea del teletransporte existe desde hace cientos de años, pero sólo recientemente se ha podido demostrar que es posible gracias a la física cuántica.

El concepto de teletransporte tiene varias variantes:

  • El teletransporte basado en la información consiste en viajar a través del espacio enviando información sobre uno mismo a su destino, donde puede reconstruirse en una copia de sí mismo. Esta forma se utilizó en Babylon 5 y Star Trek: The Next Generation.
  • El entrelazamiento cuántico permite que dos partículas, como los átomos o los fotones, queden vinculadas entre sí, de modo que si una de ellas cambia de estado (por ejemplo, de giro), su gemela cambiará de estado exactamente al mismo tiempo en respuesta (incluso si las envías a grandes distancias). Si se vuelven a separar estas partículas, siguen conectadas aunque ya no se toquen: ¡pueden seguir “hablando” entre ellas al instante! En teoría, este método podría permitir que la información almacenada en una partícula se transmitiera a través de otra sin ningún retraso entre el envío y la recepción de los mensajes; sin embargo, hay límites porque demasiados datos a la vez sobrecargarían el sistema, ya que no hay suficiente espacio en ambos lados para todos los datos enviados a la vez a través del entrelazamiento cuántico en comparación con los métodos tradicionales, como las ondas de radio, que transmiten más datos rápidamente pero tienen tiempos de latencia más altos debido a la degradación de la señal a lo largo de la distancia recorrida antes de llegar a su destino.”

Conclusión

Tenemos mucho que esperar del futuro del teletransporte cuántico. Hemos hecho grandes avances en la última década, y no hay duda de que seguiremos ampliando los límites de esta tecnología en los próximos años. Si quiere saber más sobre lo que los científicos están trabajando ahora o cómo se puede aplicar en su vida diaria, consulte nuestra entrada del blog “Cómo funciona el teletransporte cuántico”.

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