jueves, 20 de noviembre de 2014

AVANCES EN LA TELEPORTACIÓN QUÁNTICA

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".
  
Esta imagen muestra los cristales utilizados para almacenar fotones entrelazados, que se comportan como si fueran partes de un mismo todo. Los científicos utilizaron estos cristales en su proceso de teletransportar el estado de un fotón a una distancia de 25 kilómetros mediante fibra óptica. Crédito: Féliz Bussières-Universidad de Ginebra.
  
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.