TELETRANSPORTE CUÁNTICO, donde se entrelazan la ficción y la realidad p2

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Voy a explicar el teletransporte cuántico partiendo inicialmente de tres fotones. Álvaro y Blas disponen de un par de fotones entrelazados. En calidad de miembro de un par entrelazado cada fotón carece de estado de polarización propio y el enredo garantizará que si a Álvaro le sale un tipo de polarización (vertical, por ejemplo) a Blas su fotón le saldría polarización opuesta (horizontal) en caso de separar a ambos. Obsérvese en el cuadro adjunto2 cómo se puede crear un par de fotones entrelazados. Pongamos el caso que Álvaro escoge el fotón A y Blas, el fotón B. Por otra parte, Álvaro adquiere otro fotón al cual llamaremos X, el cual quiere teletransportar a Blas. No se sabe qué polarización tiene X, pero aún sin saber cuál es, nos interesa que Blas adquiera un fotón de la misma polarización, haciendo que su fotón B sea una copia de X. Aquí es importante destacar al respecto que lo único que se teletransporta es la polarización del fotón, o su estado cuántico, pero, como ya he dicho antes, como que el estado cuántico es su característica definitoria, teletransportarlo equivale a teletransportar la partícula.

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Como se puede observar en el dibujo, para teletransportar el fotón X, Álvaro lo mide conjuntamente con el fotón A, sin determinar sus polarizaciones individuales. Por ejemplo, pongamos el caso que le salga una polarización perpendicular entre sí. La medición de Álvaro hará que cambie el fotón de Blas, por estar entrelazado con A, correlacionándose con esta medición y con el estado que X tenía originalmente. Pero, para completar el teletransporte, Álvaro deberá enviar un mensaje a Blas mediante un método convencional, por email por ejemplo, comunicándole el resultado de la medición. El ajuste que deberá aplicar Blas en su aparato de medición dependerá del resultado de la medición de Álvaro. Como se ve en el dibujo adjunto, deberá ajustar su aparato con el resultado “2”. De esta forma el fotón B se convierte en una copia exacta de X. Es importante destacar que Blas no sabrá cómo procesar su fotón hasta que no conozca el resultado de la medición de Álvaro; por esta razón, el teletransporte cuántico está sujeto a la limitación de la velocidad del envío del mensaje, que como máximo es la velocidad de la luz. Incluso la prometedora acción a distancia instantánea de la mecánica cuántica es incapaz de enviar una información aprovechable a una velocidad mayor a la de la luz. También es necesario recordar que tras el experimento no hay dos copias idénticas del fotón X: el hecho de que Álvaro haya medido el fotón X junto con el de A, hace que se perturbe su estado original, y también en calidad de miembro de un par entrelazado carece de estado de polarización propio.

Realizar el teletransporte gracias al entrelazamiento es consecuentemente una vía válida, siempre que no queramos ver el estado particular del fotón en cuestión, eludiendo así las limitaciones del Principio de Incertidumbre.

¿Qué futuro nos depara el teletransporte cuántico? Hasta el momento presente se ha logrado, aparte de los primeros teletransportes de fotones, el teletransporte de iones y átomos. En 2007 se consiguió transferir las propiedades de un fotón a otro a una distancia de 144 km por un equipo de investigadores de la ESA. Recientemente, a principios de 2009, se consiguió la transferencia del estado cuántico de un ión de iterbio a otro por un equipo de investigación de la Universidad de Maryland. En las próximas décadas, un reto sería el teletransporte de moléculas complejas, incluso de virus. Pero, por notables que sean los experimentos realizados, estamos aún muy lejos del teletransporte cuántico de objetos grandes. Una dificultad radica en que se requiere un par de objetos entrelazados del mismo tipo y éstos deben estar suficientemente aislados del entorno. Es importante que cada partícula del par entrelazado se mantenga perfectamente aislada de cualquier perturbación externa. Otra dificultad son los bits de información que se habrían de manejar. Por ejemplo, de un pequeño virus, que consta de 107 átomos, habríamos de extraer 108 bits de información; un objeto de sólo unos gramos generaría 1024 bits de datos, y un ser humano requeriría 1028 bits de información. ¡Espectacular! De momento esta posibilidad parece muy lejana, pero también es cierto que se han logrado hitos que antes se consideraban inconcebibles. De momento sabemos que el teletransporte cuántico se puede utilizar en la comunicación cuántica a largas distancias, en la computación para transferir información entre procesadores cuánticos, y también en la construcción de ordenadores cuánticos. También tiene su aplicación en la transmisión completamente confidencial de datos, la criptografía cuántica.

Complementariamente, todos estos experimentos prometedores nos ayudan un poco más a entender el mundo en que vivimos, desde la dimensión diminuta de la cuántica que nos sorprende con sus principios que parecen ir en contra de nuestro sentido común, donde lo imposible parece encontrar un hueco en nuestra mente, hasta la dimensión cosmológica que nos halaga con sus miles de misterios que laten en sus rincones más recónditos.

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Teresa Versyp / Enero 2010