Teleportación Cuántica

La teleportación cuántica no es ciencia ficción

La teleportación cuántica es la transmisión del estado cuántico de un sistema local (A) a otro remoto (B), por medio de un estado cuántico entrelazado compartido entre A y B. Un estado entrelazado posee propiedades de correlación muy especiales que sólo resultan posibles en la física cuántica y que permiten, entre otras cosas, realizar el proceso de teleportación.

La teleportación cuántica no involucra transporte de materia o de energía, sino de información. No trae aparejada ninguna contradicción con la teoría de la relatividad (es decir, no implica transmisión de información a velocidades mayores que la velocidad de la luz), pues A y B deben además intercambiar una cierta información por medios convencionales. Un aspecto notable es que el estado a teletransportar no necesita ser conocido.

En la figura se muestra el esquema básico típico. A y B comparten inicialmente un par de objetos en un estado cuántico entrelazado (E), indicado mediante círculos rojos. En A se encuentra también un tercer objeto (representado por el círculo azul), cuyo estado se desea transmitir al sistema remoto B. Luego del proceso de teleportación cuántica, el sistema remoto B queda en el mismo estado en el que se encontraba el tercer objeto, mientras que este último pierde dicha información y queda entrelazado localmente.

La teleportación fue ideada teóricamente en 1993 por varios científicos [1], y realizada en forma experimental por primera vez en 1997 [2], utilizando medios ópticos. En Octubre de 2006 se logró teletransportar información de un haz de luz a un sistema macroscópico distante 50 centímetros, en un experimento realizado en el Instituto Niels Bohr de Copenhague (Dinamarca) [3]. Y en 2007 se logró mantener el entrelazamiento entre un par de fotones separados por una distancia de 144 kilómetros!, abriendo la posibilidad de teletransportar información a grandes distancias. El experimento fue realizado en las Islas Canarias (España), donde uno de los fotones fue transmitido a través de la atmósfera desde la Isla de La Palma hasta un telescopio ubicado en la Isla de Tenerife, siendo el otro conservado en el lugar de emisión.

[1]C.Bennet, G.Brassard, C.Crepeau, R.Josza, A.Peres, W.Wooters, Physical Review Letters 70 (1993) 1895.

[2]D. Bouwmeester y colaboradores, Nature 390 (1997), 575.

[3]E. Polzik y colaboradores, Nature 443 (2006) 557.

[4]A. Zeilinger y colaboradores, Nature Physics 3, 481 (2007).

La teleportación cuántica es realidad

La revista Science publicó en su número del 23 de enero de 2009 un artículo sobre el experimento realizado por un equipo de científicos, pertenecientes al Joint Quantum Institute (JQI) de la Universidad de Maryland y la Universidad de Michigan en Estados Unidos, quienes consiguieron por primera vez teleportar información entre dos átomos, localizados en dos recintos separados por una distancia de 1 metro, que no estaban conectados entre sí. Según manifestaron los físicos que participaron del experimento, la información transferida de un átomo al otro se recupera con una exactitud de más del 90% en la mayoría de las pruebas realizadas.

Este experimento supone un gran paso adelante en el futuro desarrollo de la computación cuántica, ya que podría servir de base para diseñar un repetidor cuántico, es decir un dispositivo que permitiría conectar memorias cuánticas separadas por grandes distancias.

Los cristales donde se guarda la información de los fotones después de la teleportación.

Un equipo de físicos, de la Universidad de Ginebra, Suiza, consiguen teletransportar un estado cuántico de un fotón a un cristal, logrando que la información del estado del fotón recorra una distancia récord de 25 kilómetros, a través de fibra óptica. El experimento demostró que el estado cuántico de un fotón se puede mantener durante el proceso sin que, en ningún momento, el fotón y el cristal entren en contacto. Para ello emplearon un par de fotones entrelazados. Uno de los fotones fue enviado a través de fibra óptica una distancia de 25 km, mientras que el otro fue almacenado en un cristal. Un tercer fotón fue enviado a través de la fibra óptica, golpeando al primer fotón y destruyéndose ambos en el proceso. Sin embargo, después de medir la colisión, el equipo de científicos comprobó que la información contenida en el tercer fotón no se había destruido, sinó que se podía recuperar en el cristal, donde se guardaba inicialmente el segundo fotón entrelazado. El mismo equipo había realizado ya en 2003 una teleportación exitosa a través de una distancia de 6 kilómetros. Este experimento supera ampliamente el resultado anterior. El artículo fue publicado en septiembre de 2014 en la revista científica Nature Photonics.

Nuevo logro de la teleportación cuántica durante 2015

Un grupo de científicos del Instituto NIST (National institute of standard and tecnology, EEUU) lograron durante el año 2015, teletransportar el estado de un fotón a través de una fibra óptica, a lo largo de una distancia de más de 100km, rompiendo anteriores marcas. El esquema experimental usado no es nuevo, pero sí los detectores que fueron desarrollado especialmente y con una extraordinaria sensibilidad que permite registrar fotones individuales. Este experimento fue publicado durante 2015 en la revista científica Optica. A continuación te mostramos como se generan los estados cuánticos empleados y luego reproducimos el esquema del experimento.