TELETRANSPORTE CUÁNTICO, donde se entrelazan la ficción y la realidad p1

¿Quién no desearía poderse trasladar en un chasquido de dedos a un lugar remoto sintiendo el silencio y el espectáculo bucólico en medio de un trigal bañado por los últimos destellos bermejos de un sol del atardecer, o estar disfrutando recorriendo apasionadamente los grandes almacenes de la Gran Manzana de New York? Si tal posibilidad aún nos puede parecer muy lejana, perteneciendo al reino de la ciencia ficción, en el diminuto cosmos cuántico, para sus “habitantes” tales como los fotones, los electrones o incluso los átomos, esto no sería tan extraño… Tal posibilidad se concreta en lo que podemos denominar el teletransporte cuántico.

En esencia el teletransporte cuántico es la transferencia de un estado cuántico de un lugar a otro. Esto significa realizar una copia con la condición de que se destruya el original. Por ejemplo, se puede teletransportar la polarización del fotón1, no el fotón mismo, pero como que este estado cuántico es su característica definitoria, teletransportar éste equivale a teletransportar la partícula, en este caso el fotón. A primera vista, el teletransporte implica algunos problemas; el primero en relación con la Teoría de la Relatividad y el segundo derivado de los mismos cimientos de la Física Cuántica. En primer lugar, la Teoría de la Relatividad afirma que nada puede moverse más deprisa que la luz. Transportar información de un lugar a otro instantáneamente como podemos ver en películas y novelas no sería, pues, posible. En segundo lugar, el propio principio de incertidumbre de la cuántica nos impide realizar un barrido perfecto con el fin de extraer la información necesaria relativa al objeto que se quiere teletransportar, ya que la posición y la velocidad de cada átomo estarían sujetas a errores. Recordemos que dicho principio nos impide conocer simultáneamente con precisión la posición y la velocidad de una partícula. No es posible saber consecuentemente con exactitud su estado cuántico y de hecho éste es necesario para recaptar toda la información que requiere la descripción exacta del original. Esto nos impide realizar cualquier copia perfecta (teorema de la no clonación cuántica). A pesar de estos problemas iniciales hay una forma de franquearlos utilizando otra propiedad del enigmático mundo cuántico; la del entrelazamiento o enredo cuántico.

1- ¿Qué es una polarización?

La luz sin polarizar está constituida por fotones que vibran en todas las direcciones; por ejemplo, la luz de una bombilla o la del Sol es la luz no polarizada.polarizada_y_no_polarizadaPor ejemplo, cuando incidimos con un haz de luz sobre un cristal de cuarzo, éste divide el haz en dos rayos polarizados que vibran en planos mutuamente perpendiculares.

El enredo cuántico fue demostrado por primera vez por el equipo de A. Aspect en 1982, validando el principio de no localidad para la teoría cuántica. Conociendo el estado inicial global de dos fotones o de dos electrones, y separando éstos posteriormente, si alteramos el estado de uno mediante una medición, el otro miembro de la pareja automáticamente se verá influido por una especie de misteriosa acción a distancia, poniéndose en correlación con su “compañero”. Tal es el caso del spin de los electrones o la polarización de fotones. Por ejemplo, supongamos que el spin total de un par de electrones es nulo (sin conocer el spin individual de cada uno) y separamos ambos electrones enviándolos en direcciones opuestas, si medimos el spin de uno y nos sale spin up (por conveniencia dicho spin indica una rotación en dirección contraria a las agujas del reloj), el otro electrón correlacionado cuánticamente con el anterior, adquiere spin down. En cualquier caso, el segundo electrón adquiere spin opuesto, no importa lo lejos que estén, o sea, se trata de una acción independiente del espacio que media entre ellos. Esto nos podría inducir a pensar en una transferencia instantánea de información de un sitio a otro, chocando con la Teoría de la Relatividad. El caso es que aquí no se produjo ninguna transferencia de información; la correlación instantánea se entiende como una conexión al principio entre los dos electrones, llamado enredo cuántico y uno se puede valer de dicho entrelazamiento para conseguir el teletransporte cuántico. Dicho teletransporte se realizó por primera vez con fotones en 1997 por un equipo de investigación de la Universidad de Innsbruck, liderado por Anton Zeilinger.

Polarización de fotones a traves de un cristal de borato de bario beta.

¿Cómo se puede crear un par de fotones entrelazados? Cuando se hace atravesar un haz láser a través de un cristal de borato de bario beta, éste divide los fotones, unos polarizados verticalmente, otros horizontalmente y otros sin tener una polarización definida. Éstos últimos serán los fotones entrelazados cuyo estado es una combinación entre la polarización vertical y horizontal, llamada superposición cuántica.

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