La mecánica cuántica, puede ser bastante
confusa; esta caricatura ayuda a explicar la reciente investigación del Jet
Propulsion Laboratory de la
Universidad de Gibebra, de la NASA y el NIST. Crédito: JPL Caltech
El
mundo en el nivel cuántico, es un mundo en la escala de partículas es extraño y
demasiado pequeño para el ojo humano. Por
ejemplo, es posible tener dos partículas que se “enredan”; es decir, funcionan
como si estuvieran conectadas, incluso si están a una distancia de muchos kilómetros
unas de otras.
Francesco
Marsili, ingeniero del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California y
co-autor de una nueva investigación del micro-dispositivo, hace uso de este
fenómeno en un avance tecnológico que ha sido publicado en la revista Nature
Photonics.
Los
investigadores lograron teletransportar información sobre el estado cuántico de
un fotón, una partícula de luz, a más de 25 kilómetros de distancia
desde una fibra óptica a un cristal "banco de memoria", estableciendo
un nuevo récord de distancia recorrida de esta manera. El
récord anterior en la fibra óptica fue de 6 kilómetros .
Este
complejo fenómeno se llama "Teleportación Cuántica".
La
investigación podría tener implicaciones en la criptografía, que consiste en la transmisión
de información de forma segura, incluidas las comunicaciones entre la Tierra y una nave espacial.
“Podemos
imprimir el estado de un sistema en otro sistema, incluso cuando los dos están
muy separados," dijo Marsili. "El uso de este efecto en las
comunicaciones podría ayudar en la construcción de una red de comunicaciones del
espacio intrínsecamente segura - es decir, canales de comunicación que no pueden
ser hackeados".
Marsili
y sus colegas del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST),
Boulder, Colorado,lograron dispositivos que pueden detectar las partículas
individuales de luz, llamados fotones desarrollados.
“Es difícil de detectar un único fotón,
por lo que necesita para hacer un detector sensible", dijo. "Aquí en
el JPL, en colaboración con el NIST, hemos desarrollado el detector más
sensible en el mundo."
¿Es
complicado entender cómo funciona la teleportación cuántica, pero una analogía puede
ayudar para entender el principio que hay detrás de esto: Digamos que hay dos
personas, Alice y Bob. Alice
quiere que Bob tenga un fotón que está en el mismo "estado" como está
su fotón, al cual llamaremos fotón P. En aras de esta analogía, vamos a
pretender que el "estado" es un color, y el de los fotones P es amarillo. Una tercera persona llamado Charlie
envía dos fotones entrelazados, fotón A a Alice y fotón B a Bob, que se
comportan como si fueran parte de un mismo todo. Ambos fotones empiezan como de color azul”.
"En un sistema enredado, cada parte
está conectada uno con la otra de una manera fundamental, de manera que
cualquier acción realizada en una parte del sistema enredado tiene un efecto en
todo el sistema enredado", dijo
Marsili.
Los
fotones de Alice, los P, que son de
color amarillo, y A, que son de color azul, "chocan". Alice
mide los fotones como cuando se aniquilan entre sí. Aunque
P y A son destruidos en el accidente, se conserva el color amarillo del P. Debido a que los fotones A y B están entrelazados, el
color amarillo ha sido "teletransportado" a B. Pero con el fin de
obtener el fotón B para convertirse en amarillo, al igual de como eran
originalmente los fotones P, Alicia necesita enviar a Bob dos bits de
información de la B
"clásica" de manera - por ejemplo, mediante el envío de pulsos de luz
a través de una fibra óptica.
“Cuando Alice mide el estado de su
fotón, los cambios de estado de los fotones
de Bob, ha sido como si movieran de un tirón un interruptor", dijo Marsili. "Pero Bob no puede saber cómo el interruptor cambió
a menos que Alice le envíe los bits de información clásica a Bob que no
sabe que su fotón ha cambiado a amarillo si no tuviera esa información
adicional”.
El
teletransporte cuántico no significa que alguien puede hacer estallar Nueva
York y San Francisco instantáneamente, pero parece que la ciencia ficción considerada
que el estado de una partícula (fotón P) se destruye en un solo lugar, pero se
imprime en otro sistema remoto (fotón B ) sin las dos partículas cada vez que
interactúan. Otra pieza fundamental de esta historia es que Bob tiene un
cristal específico, que sirve como un banco de memoria, para almacenar su fotón
entrelazado y sirviendo como destinatario del estado cuántico.
Los
investigadores llegaron a la distancia récord de 25 kilómetros entre "Bob"
y los detectores ultrasensibles
desarrollados en el JPL-NIST "Alice".
"Llegar a esta distancia no podría
haber sido posible sin los detectores JPL NIST," dijo Félix Bussières en la Universidad de
Ginebra, Suiza, que es el autor principal del estudio.
El
teletransporte cuántico se puede utilizar para hacer que los sistemas, tales
como cuentas bancarias, sean más seguras a través de largas distancias. También
es importante en la prevención de los ataques a los canales de comunicación en
el espacio.
"Si te estás comunicando con los
astronautas en Marte, usted no quiere tener a los hackers rompiendo el canal
codificado y dando información falsa",
dijo Marsili. El Instituto de Tecnología de California dirige el JPL para la NASA.
Fuente: JPL Caltech
P.S: Este vídeo muestra en forma sencilla, una explicación bastante cercana al tema tratado.
Enlace al vídeo "Teletransportación cuántica"
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