Logran el teletransporte cuántico a través de varios kilómetros de fibra óptica comercial
Fuente: investigacionyciencia.es
Dos equipos independientes, uno en la ciudad china de Hefei y otro en Calgary, en Canadá, han conseguido llevar a cabo sendos experimentos de teletransporte cuántico a lo largo de varios kilómetros de cable de fibra óptica comercial. Los respectivos trabajos, cuyos resultados se publican en Nature Photonics, suponen un importante paso adelante en la implementación práctica de este protocolo de comunicación y, según los expertos, allanan el camino hacia el desarrollo de una futura «Internet cuántica», mucho más segura que la actual.
El teletransporte cuántico se diferencia en varios aspectos del teletransporte al que nos tienen acostumbrados las obras de ciencia ficción. En este último, un objeto macroscópico es desintegrado y toda la información relativa a sus constituyentes básicos (las posiciones exactas de cada uno de sus átomos, sus velocidades relativas, etcétera) es transmitida instantáneamente a otro lugar, donde el objeto es reconstruido a la perfección. Un proceso así, sin embargo, resulta inviable por varias razones. En primer lugar, la teoría de la relatividad de Einstien prohíbe transmitir información de manera instantánea. Y, por otro lado, medir con total precisión todas las propiedades de un objeto es en general imposible según las leyes cuánticas, ya que ello violaría el principio de incertidumbre de Heisenberg.
A pesar de esas diferencias fundamentales, el teletransporte cuántico sí implica transferir el estado microscópico de una partícula (como la polarización de un fotón, por ejemplo) a otra partícula distante sin necesidad de que la primera se mueva de su lugar de origen. Postulado de forma teórica en 1993 y llevado a la práctica unos años más tarde, este protocolo de comunicación cuántica se basa en aprovechar de una manera ingeniosa las propiedades de las partículas entrelazadas; es decir, partículas cuyas propiedades cuánticas no son independientes, sino que se hallan fuertemente correlacionadas.
Según la propuesta teórica original, el teletransporte cuántico comienza con la generación de dos partículas entrelazadas. Una de ellas es enviada al emisor, tradicionalmente apodado «Alicia», y la otra al receptor, «Benito». Alicia dispone, además, de la partícula cuyo estado quiere teletransportar hasta el laboratorio de Benito.
Al recibir una de las partículas entrelazadas, Alicia debe efectuar cierto tipo de medición conjunta sobre dicha partícula y sobre aquella cuyo estado desea transferir a Benito. Después, ha de comunicar el resultado de dicha medida a Benito. Finalmente, y siempre en función de cuál sea el resultado obtenido por Alicia, Benito ejecutará un tipo de acción u otra sobre la segunda partícula del par entrelazado (la cual le fue enviada a Benito al principio del experimento). Como consecuencia, esta última adoptará un estado cuántico idéntico al de la partícula que Alicia se proponía «teletransportar».
El teletransporte cuántico no viola el principio de incertidumbre de Heisenberg, ya que Alicia no mide por completo las propiedades de la partícula cuyo estado desea transmitir a Benito, sino solo cierta propiedad conjunta del par formado por dicha partícula y uno de los miembros del par entrelazado. Tampoco permite transmitir información de manera instantánea, ya que Alicia debe comunicar a Benito (por teléfono, pongamos por caso) el resultado de la medida efectuada en su laboratorio. Por último, otro aspecto crucial de este protocolo de comunicación reside en que, en el proceso, el estado cuántico de la partícula original de Alicia se destruye; eso implica que dicho estado se transmite a un lugar remoto, pero no se duplica, algo también prohibido por las leyes cuánticas.
Los dos experimentos publicados ahora en Nature Photonics se han servido de un tercer laboratorio auxiliar para lograr que tanto las partículas entrelazadas como aquella cuyo estado se deseaba transferir viajasen varios kilómetros —del orden de una decena— a través de cables de fibra óptica. Aunque el resultado no marca ningún récord absoluto de distancia, sí guarda importancia práctica por cuanto abre las puertas a emplear redes de comunicación comerciales para transmitir información cuántica, algo que, en principio, permitiría comunicaciones mucho más seguras que las actuales. En el caso del teletransporte, por ejemplo, un espía que interceptase la comunicación entre Alicia y Benito no podría reconstruir el estado cuántico que deseaba enviar Alicia, ya que para ello necesitaría acceder también a la partícula entrelazada que fue enviada a Benito al principio del experimento. En este sentido, los resultados de los equipos chino y canadiense aventuran la posibilidad de fabricar redes de telecomunicación metropolitanas por las que la información cuántica pueda viajar sin degradarse.
