El País. Futuro. Miércoles 7 de noviembre del 2001
Unos físicos de Dinamarca han dado un paso que podría conducir a una forma primitiva de teleportación instantánea. Incluso si los experimentos de comprobación tienen éxito, todo lo que se habrá teleportado será un campo magnético de unos cuantos átomos a otros cuantos. Pero ese avance podría llegar a utilizarse para técnicas de codificación imposibles de descifrar y para construir ordenadores que empleen los principios de la mecánica cuántica para realizar sus cálculos con mayor rapidez. Para los físicos, la teleportación significa crear una réplica de un objeto, o al menos de algún aspecto del mismo, a cierta distancia. Y el acto de teleportar siempre destruye el original -de forma parecida a los transportadores de la serie de televisión y películas Star Trek-, así que no se podría hacer un número infinito de copias.
A primera vista, la teleportación parece transgredir leyes fundamentales de la física, incluido el principio de incertidumbre de Heisenberg, que establece que no se puede medir con precisión dónde está algo y a qué velocidad se mueve, al menos al mismo tiempo. Sin una precisa descripción de un objeto, construir una réplica parecería imposible.
«Imaginen que queremos transmitir de un lugar a otro este estado cuántico de un objeto», dice Eugene S. Polzik, profesor de física de la Universidad de Aarhus (Dinamarca). «No podemos hacerlo porque no debemos mirarlo. No nos está permitido escribir sus parámetros y enviarlos por teléfono. Tenemos que hacer trucos». El truco es un extraño fenómeno de la mecánica cuántica conocido como entrelazamiento (entanglement). En condiciones cuidadosamente establecidas, dos partículas pueden entrelazarse, y los cambios en una alteran inmediatamente a la otra. Por ejemplo, los científicos pueden entrelazar dos fotones, o partículas de luz, de tal forma que los campos eléctricos oscilantes de ambos señalen en la misma dirección. Así, al medir la orientación del campo eléctrico de un fotón, se sabe cuál es la orientación del otro.
Lo que confunde al sentido común es que la teoría de la mecánica cuántica establece que todas las posibilidades de orientación existen simultáneamente, y que el acto de mirar hace que las posibilidades se concentren en una única realidad. «Eso es lo que hace extraño el mundo cuántico», explica Polzik. Y lo más extraño es que la información se comunica instantáneamente al fotón entrelazado. Albert Einstein, que se sentía incómodo con este concepto, lo llamó «la espeluznante acción a distancia».
También los átomos se pueden entrelazar, y el año pasado, científicos estadounidenses entrelazaron con éxito dos iones de berilio. En el experimento ahora revelado, Polzik y sus colaboradores informaron (Nature, 27 de septiembre del 2001) de que habían entrelazado billones de átomos de cesio, divididos en dos nubes. Fue la primera vez que se creó una conexión de mecánica cuántica entre dos objetos de escala macroscópica. Pero el entrelazamiento también era mucho más débil. En el experimento, los investigadores dispararon un haz de luz de láser polarizada -los campos eléctricos de todos los fotones señalan en la misma dirección- a través de las dos nubes. Cada átomo de cesio actúa como un pequeño imán, y cada uno señala en una dirección diferente, pero, unidos, los átomos de la nube forman un imán débil. Cuando los fotones del láser atraviesan la primera nube, el campo magnético inclina sus campos eléctricos oscilantes. Al atravesar la segunda nube, los campos eléctricos de los fotones se inclinan todavía más. La medida de la inclinación final indica la relación entre los campos magnéticos de ambas nubes. En virtud de esta medida, las dos nubes se entrelazan. El entrelazamiento duró aproximadamente una milésima de segundo, un tiempo largo en los experimentos cuánticos.
Codificadores.
Las dos nubes pueden ahora convertise en codificadores y descodificadores secretos. Si se envía un haz de láser a través de una de las nubes entrelazadas y otra nube de cesio, que contiene un mensaje, se destroza el mensaje, y esas dos nubes ahora están también entrelazadas. A continuación se transmite la información del haz de láser. El receptor construye un haz de láser idéntico, y lo dispara a través de la nube entrelazada y de otra nube más. Como el láser y la nube entrelazada son iguales a las del remitente, el mensaje aparece en esa última nube. Polzik dice que el siguiente paso es realizar el experimento de teleportación, que sería el primer ejemplo de teleportación de la materia. En 1998 un grupo científico, en el que figuraba Polzik, teleportó fotones de un extremo de una mesa al otro.
[El físico español] J. Ignacio Cirac, de la Universidad de Innsbruck, Austria, considera que la nueva técnica podría abrir el campo a nuevos investigadores. «El experimento es relativamente fácil», dice. Teleportar nubes atómicas podría ser un medio para almacenar información de los ordenadores cuánticos. Probablemente nunca se convierta en un medio de transporte. «Es muy misterioso, pero no es Star Trek», explica Cirac. «Está muy lejos de hacer algo por el estilo».
Teletransporte en un rayo láser
Tim Radford, The Guardian
El Mundo, Domingo, 23 junio 2002
Dos científicos australianos nos han acercado al mundo de Star Trek un poco más. Han logrado teletransportar información entre dos rayos láser a un metro de distancia. Utilizaron un extraño fenómeno llamado enredado cuántico para transformar una señal, transmitida por fotones, o partículas de luz, en un rayo de luz láser e instantáneamente reconstruir una réplica de éste en un segundo rayo láser. «Lo que hemos conseguido demostrar es que podemos coger millones de fotones, destruirlos simultáneamente, y recrearlos entonces en otro lugar», explicó Ping Koy Lam, de la Universidad Nacional australiana. El equipo trabajaba sólo con luz, no con átomos.En el mundo cuántico y ficticio de Alicia en el País de las Maravillas, transmitían la sonrisa, no el gato Cheshire entero; el hecho de teletransportar objetos es todavía un sueño muy lejano. «Creo que el teletransporte de ese tipo aún queda muy lejos», reconoce el Dr. Lam, «No sabemos cómo realizar esta prueba con un átomo, lo que no significa que no se pueda lograr en un futuro».
Construyeron un rayo láser con una descripción muy precisa y después observaron cómo un rayo idéntico aparecía en un segundo láser cercano mientras que el primero desaparecía. Lo que estaban explotando era la desconcertante capacidad de las partículas cuánticas, pequeños ladrillos que crean átomos, de modo que funcionara como si pudieran encontrarse en diferentes posibles estados a la vez.
Partículas enredadas
Cuando se crean dos partículas con propiedades equivalentes, se dice que están «enredadas». El estado de una de ellas determina el estado de la otra. Para un observador cualquiera, una se convierte en la otra.
En este caso, una corriente de partículas dejó de existir y reapareció a un metro de distancia. No viajaron, sino que se replicaron.Nadie entiende cómo sucedió, o por qué sucede este estado enredado.Forma parte del gran misterio del origen del Universo y de su comportamiento. Pero este estudio constituye otra demostración de la funcionalidad de la mecánica cuántica, más que un logro del que podamos maravillarnos.
Podría utilizarse para aplicar a los ordenadores una potencia extraordinaria, más que para realizar viajes instantáneos. El experimento fue el último de una serie de juegos aparentemente imposibles sobre el teletransporte, comenzados por Anton Zeilinger, de la Universidad de Viena.
La gente normal predice dónde caerá un balón o dónde aterrizará un avión utilizando la física de Newton, porque saben por propia experiencia que una cosa sigue a la otra. Pero en el universo cuántico, un mundo mucho más reducido que el del átomo, la experiencia ordinaria de la física parece venirse abajo. Ocurren cosas muy extrañas. Las partículas se comportan como si estuviesen en más de un sitio a la vez. Los propios físicos describen los fenómenos cuánticos como «insólitos» e «impresionantes».
En 1997, el catedrático Zeilinger demostró que las partículas de luz podían ser teletransportadas a través de grandes distancias de manera simultánea. Desde entonces, la carrera para explorar el impredecible mundo de la física cuántica no ha cesado.
Los precedentes
En 1995 un equipo de físicos de Colorado, EEUU, congelaron la materia a -273 º, a casi cero absoluto, y observaron que todos los átomos se comportaban como uno solo. En 2001, una física danesa que trabajaba en Massachussetts informó de que había conseguido retardar un rayo de luz hasta un punto muerto por una fracción de segundo, y que volvió a la velocidad de la luz.
Pero el gran esfuerzo ha sido explorar las condiciones en las que las cosas suceden de manera instantánea. Pocos fenómenos de las rarezas cuánticas son más raros que la «no localización», cuando una partícula se enreda íntimamente con otra en otro lugar.Einstein calificó esta posibilidad como «una acción fantástica a distancia», según Paul Davies, un físico y experto sobre viajes en el tiempo que trabaja en la Universidad Macquarie de Sydney.Pero esta acción ilusoria ocurrió igual. No se podía usar para enviar información a una velocidad superior a la de la luz, ni para enviar a una persona desde un planeta a una nave espacial.
«Pero puede utilizarse para realizar hazañas técnicas que para la mayoría de la gente resultan mágicas, ya que provienen del sentido común y clásico de la física», explica el profesor Davies.
La investigación podría conseguir comunicaciones imposibles de descrifrar, o incluso ordenadores ultrarrápidos que pudieran resolver problemas que resultan improbables. El teletransporte cuántico podría hacer que la información y los códigos secretos resultasen seguros al 100%, según la opinión del Dr. Lam, ya que incluso un mensaje encriptado podría ser ininteligible.
Teleportan un rayo de luz a una distancia de 600 metros
Juggler, 19/08/2004
Investigadores austríacos han conseguido que un rayo de luz se reprodujera de manera idéntica a instantáneamente en dos lugares separados entre si nada menos que ¡600 metros!.
Físicos de la Academia de Ciencias de Austria y del Instituto de Física Experimental de la Universidad de Viena, coordinados por Anton Zeilinger, han anunciado el descubrimiento de un método de teletransportación en "estado real", un importantísimo hallazgo que puede ser calificado como histórico y que podría tener consecuencias revolucionarias para la física cuántica.
Según desvela Nature, los investigadores consiguieron teletransportar fotones a través de un cable de fibra óptica de 600 metros, que cruzaba bajo el río Danubio.
La teletransportación no consistió en el viaje de los fotones a través del cable, sino en la migración del estado cuántico de los fotones.
Hace seis años, el mismo equipo había publicado un experimento precursor, en laboratorio, donde la distancia alcanzada con un fotón había sido de tres metros. Y, hace dos meses, otro equipo austríaco, dirigido por Rainer Blatt, logró teleportar nada menos que un átomo, si bien a menos de una milésima de milímetro de distancia.
"Nuestro resultado es un gran paso para la implementación de teletransportación cuántica, que permitirá en un futuro que las partículas ´entangled´ puedan compartir información entre lugares físicos distantes en un medio ambiente externo y eventualmente a una escala mundial".
El equipo de científicos austríacos afirma haber teletransportado tres estados distintos polarizados a través del cable de fibra óptica.
La capacidad computacional de procesamiento paralelo de la computación cuántica es enormemente incrementada por el procesamiento masivamente en paralelo, debido a una interacción que ocurre durante algunas millonésimas de segundo. Ese fenómeno de la mecánica cuántica es llamado "entanglement".
Debido al "entanglement", dos partículas subatómicas permanecen indefectiblemente relacionadas entre sí, si fueron generadas en un mismo proceso. Por ejemplo, la desintegración en un positrón y un electrón.
Esas partículas forman subsistemas que no pueden describirse separadamente. Cuando una de las dos partículas sufre un cambio de estado, repercute en la otra.
Esa característica se desencadena cuando se realiza una medición sobre una de las partículas.
Bajo ciertas circunstancias, cuando una partícula es dividida en dos, cada partícula resultante posee propiedades que están unidas a otras partículas, sin importar cuán separadas se encuentren.
El estado cuántico de una partícula "entangled" una vez medida, instantáneamente define el estado de la otra.
Ese principio, calificado por el científico Albert Einstein como "una asombrosa acción a la distancia", es utilizado en la teletransportación.
Teóricamente, si se obtiene suficiente información, puede ser efectiva incluso la teletransportación de seres humanos, parecido a lo que mostraba la serie de ciencia fiicion STAR TREK.
Para los próximos meses se prevé la teletransportación de una molécula sencilla entera.
No obstante los investigadores consideran que por el momento y durante algún tiempo la teletransportación tan solo será posible en sistemas de comunicación digitales.
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