Consiguen, por primera vez, teletransportar el estado tridimensional de una partícula

El logro, que hasta ahora solo era teórico, abre las puertas a un «internet cuántico» capaz de transmitir millones de veces más información que el actual.

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Un equipo de investigadores austríacos y chinos ha conseguido, por primera vez, teletransportar un "estado cuántico tridimensional", es decir, un conjunto de características de una partícula mucho más complejo de lo que se había logrado hasta ahora. El hito, recién publicado en Physical Review Letters, supone un gran paso para el desarrollo de los futuros ordenadores cuánticos.

 

El trabajo de Yi-Han Luo y su equipo ha demostrado, en la práctica, lo que hasta ahora era una simple posibilidad teórica. En su laboratorio, en efecto, los investigadores consiguieron teletransportar el estado cuántico en 3D de un fotón (una partícula de luz) hasta otro diferente y alejado. Hasta ahora, solo se habían conseguido transmitir características mucho más simples, estados de solo dos niveles (qubits), como por ejemplo información con valores de "0" y "1".

Pero ahora los científicos han logrado teletransportar, de una partícula a otra, un estado con tres niveles. En Física cuántica, a diferencia de la informática clásica, "0" y "1" no son dos posibilidades excluyentes, sino que también es posible que se den al mismo tiempo, o que se manifiesten en un estado intermedio entre los dos valores. Y eso es precisamente lo que ha demostrado el equipo austríaco-chino: una tercera posibilidad, "2".

Se sabe desde la pasada década de los 90 que la teleportación cuántica multidimensional es teóricamente posible. Pero nadie lo había conseguido hasta ahora. En palabras de Manuel Erhard, del Instituto de Óptica Cuántica de Viena y uno de los autores del estudio, "primero tuvimos que diseñar un método experimental para implementar la teleportación de múltiples dimensiones, y también desarrollar toda la tecnología necesaria". Un trabajo que llevó años enteros de dedicación.

Medición de Bell

El estado cuántico que se quiere teletransportar se codifica primero en los posibles caminos que puede tomar un fotón. Se pueden imaginar esos caminos como un conjunto de tres fibras ópticas. Pero en física cuántica, y esto es lo más interesante, un único fotón puede situarse en las tres fibras ópticas al mismo tiempo. Para teletransportar ese estado cuántico tridimensional, los investigadores utilizaron un novedoso método experimental. El núcleo de la teleportación cuántica es la llamada "medición de Bell", un dispositivo que se basa en un divisor de haces que dirige los fotones a través de varias entradas y salidas y conecta todas las fibras ópticas. Además, los investigadores enviaron también una serie de "fotones auxiliares" para que interfirieran con los otros fotones.

Mediante una cuidadosa selección de ciertos patrones de interferencia, la información cuántica se pudo transferir hasta otro fotón situado lejos del fotón de entrada, y todo si que los dos interactuaran físicamente. En principio, este concepto experimental no se limita a solo tres dimensiones, sino que podría extenderse a cualquier cantidad de ellas, tal y como subraya el propio Erthard.

Con este trabajo, los investigadores han dado también un paso importante hacia aplicaciones prácticas como un futuro internet cuántico, ya que los sistemas cuánticos multidimensionales pueden transportar mucha más información que los clásicos qubits, o bits cuánticos. "Este resultado -afirma por su parte Anton Zillinger, físico de la cademia de Ciencias de Austria y coautor de la investigación- podría ayudar a conectar las computadoras cuánticas con capacidades de información que van más allá de los qubits".

En su próximo trabajo, los investigadores tratarán de extender el recién adquirido conocimiento para permitir la teleportación cuántica del estado completo de una partícula o, por qué no, de un átomo entero.

FUENTE: ABC CIENCIA