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Teletransportan un qubit fotónico a 7 metros conservando su información

Este logro supone un paso más hacia el desarrollo de la información cuántica


Un equipo internacional de científicos ha teletransportado el estado cuántico de un qubit fotónico a un qubit atómico situado a siete metros de distancia y conservado la información durante ocho microsegundos, tiempo suficiente para ser leída. Es la primera vez que se consigue aunar la teleportación y la memoria cuántica en un único experimento, lo que constituye un poderoso impulso para la comunicación cuántica. Los científicos transfirieron el estado cuántico desconocido de un qubit fotónico a la memoria cuántica vía teleportación, almacenándolo en dos grupos de átomos de rubidio. El qubit fotónico teleportado pudo almacenarse en la memoria y ser leído antes de que su estado cuántico se perdiese. Este logro supone un importante paso hacia la conexión eficiente y la escalabilidad de las redes cuánticas, según los artífices del experimento. Por Yaiza Martínez.


Yaiza Martínez
Escritora, periodista, y Directora de Tendencias21. Saber más del autor



Esquema del experimento. Universidad de Heidelberg.
Esquema del experimento. Universidad de Heidelberg.
Por primera vez, un equipo de científicos ha conseguido aunar la teleportación y la memoria cuántica en un experimento único, lo que supondría un paso más hacia el logro de la comunicación cuántica, informa la revista Physorg.com.

Este logro científico supone un paso más hacia la fabricación de un ordenador cuántico, en el que la información estaría gestionada y desarrollada por qubits, a diferencia de en los ordenadores convencionales, en los que esta labor la realizan los bits o dígitos binarios. Los bits oscilan constantemente entre el 0 y el 1 mientras llevan a cabo su trabajo. La física cuántica, por el contrario, permite a partículas, como un átomo, un electrón o un fotón, estar en dos sitios a la vez (superposición cuántica, lo que quiere decir que los qubits son capaces de representar el 1 y el 0 al mismo tiempo, permitiendo hacer cálculos mucho más complejos.

Teleportación, qubits y estados entrelazados

La teleportación o teletransportación consiste en mover partículas de un lugar a otro instantáneamente, sin usar medios convencionales de transporte. Este desplazamiento se produce sin necesidad de establecer contacto físico directo con el objeto para que éste se mueva.

Cuando los qubits son teleportados a través de cualquier distancia, los enviados y recibidos no tienen ninguna conexión física entre sí, y ni siquiera conocen la existencia del otro. Sin embargo, a través de un fenómeno cuántico denominado “entrelazado” (en inglés, entangled), se producen entre ellos correlaciones cuánticas, lo que permite que un qubit determinado asuma el estado cuántico de otro.

Cuando los qubits son teleportados a través de cualquier distancia, los enviados y recibidos no tienen ninguna conexión física entre sí, y ni siquiera conocen la existencia del otro. Sin embargo, a través de un fenómeno cuántico denominado “entrelazado” (en inglés, entangled), se producen entre ellos correlaciones cuánticas, lo que permite que un qubit determinado asuma el estado cuántico de otro.

Los estados cuánticos implicados en los qubits fotónicos son codificados en la polarización de los fotones (o alineación de los campos eléctricos que éstos emiten). En este experimento, dos grupos de átomos de rubidio codificaron la información como un estado colectivo de espín sobre todos los electrones presentes en el grupo de átomos. El espín es una propiedad física de las partículas subatómicas, por la cual toda partícula elemental tiene un momento angular magnético intrínseco de valor fijo. Se trata de una propiedad de la partícula como lo es la masa o la carga eléctrica.

Memoria demasiado breve

Los científicos transfirieron un estado cuántico desconocido de un qubit fotónico a la memoria cuántica vía teleportación, almacenándolo en los dos grupos de átomos de rubidio. Cada uno de estos grupos contenía aproximadamente un millón de átomos, que fueron aglomerados por una red magneto-óptica. El qubit fotónico teleportado pudo almacenarse en la memoria y ser leído hasta ocho microsegundos (un microsegundo es la millonésima parte de un segundo) antes de que su estado cuántico se perdiese.

En primer lugar, los científicos entrelazaron el estado de polarización de los fotones y el estado del espín de los dos conjuntos de átomos de rubidio. Este entrelazado se aprovechó entonces para teleportar el estado desconocido de un único qubit fotónico a un qubit atómico situado a siete metros de distancia. Esto se consigue tomando una medida simultánea de los fotones entrelazados y del fotón teleportado. Tomando esta medida se entrelazan los dos fotones y se proyecta el estado del segundo fotón a los conjuntos de átomos.

El problema radica en que la duración de la memoria cuántica resultante (albergada en los átomos de rubidio) es demasiado breve, y en que la probabilidad de que el fotón sea teleportado es baja. Por eso, los investigadores aseguran que serán necesarias mejoras significativas antes de que este esquema pueda ser llevado a aplicaciones prácticas.

Futuras tecnologías cuánticas

Los resultados de este experimento han sido publicados por Nature Physics, sobre el cual la Universidad de Wien ha difundido también un comunicado. Por su parte, Arxiv ha publicado asimismo la versión completa del artículo.

El experimento fue llevado a cabo por científicos de la Universidad de Heidelberg, en Alemania, de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China y del Instituto Atómico de Austria. Ha sido dirigido por el profesor Jian-Wei Pan, de la Universidad de Heidelberg.

Pan ha explicado que “el interfaz para mapear los estados cuánticos de los fotones en los estados cuánticos de la materia, y recuperarlos sin destruir el carácter cuántico de la información almacenada, resulta esencial para el desarrollo de las futuras tecnologías cuánticas. Este logro supone un importante paso hacia la conexión eficiente y la escalabilidad (en ingeniería informática, habilidad de un sistema para manejar el crecimiento continuo de trabajo de manera fluida) de las redes cuánticas”.

Las dos aplicaciones más importantes de la información cuántica se dan en el dominio de la criptografía y en el de la computación. Mediante la criptografía cuántica, es posible enviar y recibir mensajes cifrados con la total seguridad de una clave indescifrable.

Revolución en el mundo de la información

En las últimas dos décadas se ha desarrollado rápidamente el campo de investigación del procesamiento de información cuántica, con grandes progresos teóricos y experimentales que pronto podrían resultar en aplicaciones prácticas, según la revista New Journal of Physics.

Hace unos años, un equipo de científicos propuso la integración en un ordenador clásico de un sistema cuántico para aumentar desmesuradamente la velocidad y el volumen de los procesos de información. El modelo consistía en un calculador clásico controlado por un subsistema cuántico, que funcionaría a base de unidades de información qubits.

Por otro lado, a principios de 2007, la empresa canadiense D-Wave Systems anunciaba el lanzamiento del primer ordenador cuántico que podría tener viabilidad comercial. Se trataba de un prototipo artesanal capaz de resolver problemas sencillos. Para finales de 2008 se anunciaba asimismo la aparición de un nuevo prototipo con mayor capacidad.

Poco a poco, por tanto, se va abriendo paso este nuevo concepto de información, basado en la naturaleza cuántica de las partículas elementales, que promete llegar a abrir increíbles posibilidades al procesamiento de datos. Los especialistas vaticinan que la realidad cuántica llegará a revolucionar el mundo de la información.


Sábado, 2 de Febrero 2008
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Nota



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1.Publicado por pepe el 03/02/2008 00:51
Asi se empieza y al final terminan doblando el espacio y creando agujeros de gusanos, pero nunca se alcanzará el nirvana de este modo

2.Publicado por Humor el 08/02/2008 20:18

Es una gran revolucion en el mundo de la información. Aunque se echa de menos mayores avances en este sector.

3.Publicado por NoKouT el 27/02/2008 03:10
Tiempo al tiempo, señores. La mecánica cuántica se declaró ciencia en el año 1.900

4.Publicado por DUCAT el 10/03/2008 05:04
Me gusto mucho su articulo me gustaria tener mas informacion al respecto.

5.Publicado por JAr`pa el 11/04/2008 02:41
no entiendo.. mucho progreso en elementos "interesantes", pero porque se gastan recursos en cosas asi? solo por las posibilidades? falta una vision mas humana en los cientificos, y que empiecen a pensar un poco en el resto de los seres humanos como entes que merecen atencion, y que son mas que objetos de estudio al igual que los animales.

6.Publicado por solfojor el 14/04/2008 15:58
no hay que olvidar, al leer el artíulo que lo que se teleport{o no fue el fot{on sino la informaci{on que este contenía, y que se está muy lejos aún de realizar lo mismo que el Dr Spock.

7.Publicado por Don Sata el 13/06/2008 06:18
Para el tipo del comentario 5 que no entiende el trabajo de los cientificos:
cuando se logre el ordenador cuantico en unos 120 meses mas, a lo sumo, se podran empezar a fabricar, entre otras cosas, nanorobots inyectables que detecten celulas cancerigenas y de esclerosis con lo que de inmediato se podra curar todo tipo de cancer y de arterioesclerosis.
Que pena tener que soportar la incomprension de los que seguro que si se hubieran enterado del trabajo de Einstein no hubieran hablado igualmente a la ligera, sin saber que sin sus ecuaciones algo que dan por sentado, como la Internet por ejemplo, seria imposible.

8.Publicado por Isaac el 26/11/2010 14:47
La teria de la relatividad de Einstein ya fue anticipada por el poeta G.A.Becquer, cuando dijo" nada es verdad, ni mentira, todo es del color del cristal con que se mira". La teoria cuantica, ya la utilizo Aldo Moro en el parlamento italiano, cunado para esquivar preguntas realacionadas con la mafia, contesta con un NI , osea ni SI, ni No, si no todo a la vez. Ahora los cintificos descubren parte de larealidad de la que estamos hechos; me alegro pòr que el ser humano es capaz de lo mejor y de lo peor, casi a la vez, somos una maquina cuantica, sin saberlo.A ver si me teletransporto a traves del teclado de mi ordenador al tuyo....

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