Los ordenadores cuánticos, que se perfilan como el futuro de la computación, no terminan de ser una realidad, sin embargo, ya el mundo está hablando de la teletransportación cuántica. ¿En qué piensas cuando escuchas este término? Seguramente, se te viene a la mente la posibilidad de trasladar un objeto físico de un punto a otro, pero la verdad es que este concepto pertenece al campo de la ciencia ficción.
Cuando se habla de teletransportación cuántica se hace referencia a un intercambio de información. La pregunta que surge es qué tan avanzado va este término en el mundo real. ¿Es siquiera una posibilidad de que pronto compartamos información a una velocidad superincreíble?
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¿Qué es la teletransportación cuántica?
La teletransportación cuántica se define como un proceso donde se transmite información de un punto a otro lo suficientemente lejano. Esta se intercambia en qubits (o cúbits), un sistema cuántico de dos estados. Si efectivamente se logra, estaríamos hablando de una revolución en el mundo de la conectividad y la comunicación.
Es decir, la teletransportación cuántica no se refiere a la posibilidad de mover físicamente a un humano, algo que vemos en series como Doctor Who. Este es un concepto que nos permitirá compartir de una forma totalmente novedosa información en qubits. La teletransportación cuántica funciona debido a un fenómeno denominado como entrelazamiento.
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En este caso, dos o más partículas subatómicas se crean o interactúan de una manera específica. De esta forma, actúan como si fueran conscientes de cómo se comporta la otra partícula. Además, un cambio en una partícula provoca el cambio en la otra, sin importar a cuánta distancia estén. Es decir, las partículas entrelazadas se pueden considerar como las otras mitades de cada una.
Las partículas cuánticas se pueden entrelazar de forma completamente natural. Sin embargo, para que se logre la teletransportación o teleportación cuántica se tiene que configurar de una manera bastante particular. En este proceso, se ven involucrados tres estados de qubits: dos en un estado entrelazado y el tercero en un estado cuántico independiente que contiene la información a teletransportarse.
Como lo hemos dicho, su logro significa una nueva manera de entender la comunicación, no obstante, no cambiaría por completo los medios tradicionales. De igual manera, ayudaría al desarrollo del internet cuántico, que según lo estimado por el Departamento de Energía de Estados Unidos, hará posible transmitir grandes volúmenes de datos a gran distancia a velocidades superiores a la de la luz.
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¿Quién inventó la teletransportación cuántica?
Desde 1993 se empieza a hablar de la teletransportación cuántica en términos científicos reales. Todo inició cuando se descubrió que el estado cuántico de un objeto podía ser teleportado. Estas bases fueron publicadas en Physical Review Letters.
Este razonamiento se siguió estudiando por muchos años, hasta que en 1997 se llegó a la conclusión de que la teletransportación era posible siempre referida a partículas cuánticas separadas entre sí a no más de un metro. Ahora bien, este concepto también se fundamenta en una hipótesis descrita (la paradoja EPR) en 1935 por el físico Albert Einstein y sus colegas Boris Podolsky y Nathan Rosen.
Asimismo, en 1964, John Stewart Bell presentó al mundo su explicación acerca del entrelazamiento cuántico, un proceso clave para que la teletransportación funcione correctamente. Para 1998, se realizó con éxito un experimento utilizando fotones individuales, átomos y sistemas más complejos.
Al respecto, no se podría hablar propiamente de un inventor de la teleportación cuántica, sino que responde a una investigación de muchísimos años, donde se ha logrado avances en estudios con excelentes resultados. Ahora, existen diversas empresas y científicos que aseguran haberla logrado por completo, no solo en un radio de distancia de metros, sino de kilómetros.
Avances sobre la teletransportación cuántica
Teletransportación cuántica entre dos chips
La primera vez que se mencionó la teleportación cuántica como una realidad cada vez más cercana fue cuando científicos de la Universidad de Bristol y la de Dinamarca afirmaron que habían logrado este proceso entre dos chips, lo cual significó una notable mejora al experimento realizado en 2005, donde se alcanzó el entrelazamiento cuántico en un chip.
Estos científicos, en su informe, detallaron que obtuvieron una tasa de éxito del 91 %, en el cual se logró el entrelazamiento cuántico de dos dispositivos sin necesidad de un intermediario. Es decir, estas partículas no estaban conectadas ni física ni electrónicamente.
Además, sostuvieron que pudieron procesar la información cuántica con alta eficiencia y ruido extremadamente bajo. ¿Cuál es la incidencia que podría tener esta investigación? Principalmente, en la capacidad de producir circuitos cuánticos más complejos.
Teletransportación entre electrones
En las revistas Nature Communications y Physical Review X, se compartió que científicos de las Universidades de Rochester y Purdue han llevado a cabo la teleportación de electrones. John Nichol, profesor de Física en Rochester y autor de la nueva investigación, en un comunicado, explicó que «los electrones individuales son qubits prometedores porque interactúan muy fácilmente entre sí y, los qubits de electrones individuales en semiconductores también son escalables».
Este experimento ha sido toda una novedad debido a que se comprueba que la teletransportación cuántica no solo es posible con fotones, sino que se puede explorar con otros materiales. Además, este hecho pone en evidencia las capacidades útiles de electrones individuales en semiconductores qubit.
Pero no solo eso. Este avance podría ser tan sorprendente que en el futuro tengamos una nueva generación de sensores computacionales mucho más rápidos y eficientes de los que ya existen. De hecho, Nichol explica que crear de manera confiable interacciones de larga distancia entre electrones es esencial para la computación cuántica.
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La NASA rompe su récord en 2014
Investigadores de la Administración Nacional de Aeronáutica y el Espacio (NASA, por sus siglas en inglés), en el año 2014, establecieron un récord de distancia en teletransportación cuántica: mediante la fibra óptica transmitieron información a dos fotones que se encontraban separados por 25 kilómetros.
En este año inició todo un debate acerca de la teletransportación de humanos, pero los científicos encargados de este evento afirmaron que eso aún no sería una realidad. Sin embargo, hicieron énfasis en que con estos experimentos se podría crear redes intrínsecamente seguras, estaríamos hablando de canales de comunicación imposibles de hackear.
Teletransportación cuántica a más de 44 kilómetros
Posteriormente, investigadores pertenecientes a Fermilab, un laboratorio nacional de la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de Estados Unidos; la Universidad de Calgary y otros expertos, entre ellos, pertenecientes a la NASA, aseguran que han completado la teletransportación cuántica a larga distancia. En ese sentido, a través de una red de fibra óptica utilizando detectores de fotón único de última generación, pudieron teletransportar qubits de fotones a más de 44 kilómetros.
No fue fácil alcanzar este hito, de hecho, antes de este evento, el récord lo tenían investigadores de la Universidad de Calgary, cubriendo una distancia de solo seis kilómetros. Por su parte, estos expertos esperan tener mejores resultados a finales de este año 2021.
Teletransporte cuántica a más de 1000 kilómetros de distancia
Uno de los avances más conocidos de la teletransportación cuántica fue realizado por científicos chinos. Ellos lograron la teletransportación cuántica a larga distancia de fotones a 1.400 kilómetros de distancia desde la Tierra hasta el satélite Micius. De esta forma, crearon parejas de fotones entrelazados, posteriormente, los separaron para enviarlos al satélite.
Durante 32 días, estos investigadores crearon cerca de 4000 parejas de fotones. En cada paso, comprobaron que estos modificaban sus propiedades en la misma medida que su «partícula par» lo hacía. Cabe resaltar que solo en 900 fotones el experimento tuvo un resultado completamente positivo.
Esta cifra puede ser que parezca modesta e, incluso, insignificante, pero lo cierto es que representa un avance gigantesco, considerando que el entrelazamiento cuántico es un evento bastante volátil y frágil. Ahora bien, lograr teletransportar esta información también es un avance para el satélite Micius, lanzado al espacio en 2006, con la finalidad de estudiar áreas como la criptografía cuántica y la física cuántica.
Primera teletransportación cuántica tridimensional
Al hablar de los avances de la teleportación cuántica no se puede dejar de mencionar el estudio de investigadores de la Academia de Ciencias de Austria y la Universidad de Viena, junto con físicos cuánticos de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, quienes por primera vez teletransportaron estados cuánticos tridimensionales en 2019. El informe fue publicado en la revista Physical Review Letters.
A pesar de que no es el primer experimento de este tipo, sí es uno con los resultados más satisfactorios. Este estado de tres niveles se conoce como qutrit. El equipó logró en la práctica lo que hasta ese momento solo era una especulación teórica. Anton Zillinger, físico de la Academia de Ciencias de Austria y coautor de la investigación, indicó: «Este resultado podría ayudar a conectar las computadoras cuánticas con capacidades de información más allá de los qubits».
Este equipo de investigadores no se detendrá aquí, esperan en el futuro lograr una exitosa teletransportación de un átomo. ¿Será posible?
Palabras finales
Por todo lo anterior, podemos intuir que un futuro cuántico cada vez más deja de ser una idea descabellada y con los avances que se están dando en este terreno es probable que en cuestión de décadas la tecnología que conocemos quede totalmente obsoleta o se pueda complementar con los medios ya tradicionales.
¿Qué opinas de este tema? ¿Crees que el ser humano debe detenerse en la búsqueda de la teletransportación cuántica o debería ir más allá hasta poder trasladar seres vivos de un punto a otro?
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