Durante los últimos diez años, los físicos teóricos han demostrado que las intensas conexiones que se generan entre las partículas subatómicas –según establece la ley cuántica del ‘entrelazamiento’ – podrían resultar clave para una eventual teleportación de información.
Ahora, por vez primera, un equipo de investigadores ha analizado cómo el entrelazamiento podría ser «reciclado» para aumentar la eficacia de estas conexiones. Sus resultados, que han aparecido publicados en la revista Physical Review Letters, podrían suponer un paso adelante hacia una futura teleportación al más puro estilo de la ciencia ficción, a pesar de que la naturaleza de su investigación es puramente teórica.
El equipo también ha ideado una forma generalizada de teleportación, que podría permitir una amplia variedad de aplicaciones dentro del terreno de la física cuántica.
Envío instantáneo de datos entre extremos galácticos
Aunque hasta aquel momento se consideró imposible, en 1993 un grupo de científicos calculó que la teleportación, en principio, podría funcionar usando las leyes cuánticas. La teleportación cuántica aprovecharía la ley del ‘entrelazamiento’ para transmitir partículas del tamaño de bits de información de manera instantánea, a través de grandes distancias.
El entrelazamiento implica que un par de partículas cuánticas, como electrones o protones, que están intrínsecamente unidas, mantengan su sincronización, tanto si se encuentran unas junto a otras como si están en extremos opuestos de una galaxia. A través de esta conexión, los bits cuánticos – en información, qubits – pueden ser transmitidos.
Protocolos anteriores de teleportación habían fallado. Uno de ellos porque permitiría enviar solo información confusa que requeriría de corrección por parte del receptor y otro, más reciente y que no necesita corrección, porque requiere de una cantidad impracticable de entrelazamientos, dado que cada objeto enviado destruiría el estado entrelazado.
Ahora, físicos de Cambridge, de la University College de Londres y la Universidad de Gdansk (Polonia) han desarrollado un protocolo para proporcionar una solución óptima en la que el estado entrelazado es «reciclado», por lo que los entrelazamientos entre las partículas resultan válidos para la teleportación de objetos múltiples.
Los investigadores incluso han ideado un protocolo con el que podrían transportarse qubits múltiples al mismo tiempo, aunque el estado entrelazado se degrade en proporción a la cantidad de qubits enviados.
«El primer protocolo consiste en estados secuencialmente teleportados, y el segundo los teleporta en masa», ha explicado Sergii Strelchuck del Departamento de Matemáticas Aplicadas y Física Teórica de la Universidad de Cambridge, en un comunicado de de dicha Universidad.
Strelchuck ha sido además el director de esta investigación, junto con sus colaboradores, Jonathan Oppenheim de Cambridge y de la UCL y Michal Horodecki, de la Universidad de Gdansk. «También hemos dado con una técnica de teleportación generalizada que podría tener aplicaciones en áreas como la computación cuántica», añade el físico.
La enorme utilidad de la ‘acción fantasmal a distancia’
Es conocido que Einstein detestaba la teoría del entrelazamiento cuántico, a la que definió como una ‘acción fantasmal a distancia’. Pero, desde entonces, el entrelazamiento ha demostrado ser una característica muy real de nuestro universo, con un potencial extraordinario para impulsar todo tipo de labor científica.
«Hay una estrecha relación entre la teleportacón y los ordenadores cuánticos, que serían dispositivos que aprovechan la mecánica cuántica para realizar cálculos imposibles para un ordenador clásico», señala Strelchuck. «La fabricación de un ordenador cuántico es uno de los grandes retos de la física moderna, y se espera que este nuevo protocolo de teleportación permita avances en esta área.»
El investigador concluye que: «El entrelazamiento podría ser considerado como un combustible. Nuestro protocolo sería el combustible más eficiente, capaz de utilizar el entrelazamiento de manera económica al tiempo que elimina la necesidad de corrección de errores”.
Aunque el protocolo de los físicos de Cambridge aún es completamente teórico, el año pasado un equipo de científicos chinos consiguieron teleportar fotones a través de una distancia de 143 kilómetros, superando registros anteriores. Además, el entrelazamiento cuántico se considera un área clave para ciencia.
En términos generales, la teleportación de información usando átomos individuales es factible con las tecnologías actuales, pero la teleportación de objetos de gran tamaño aún permanece en el numinoso mundo de la ciencia ficción.
Referencia bibliográfica:
Sergii Strelchuk, Michał Horodecki, Jonathan Oppenheim. Generalized Teleportation and Entanglement Recycling. Physical Review Letters (2013). DOI:10.1103/PhysRevLett.110.010505.