Investigadores de la Academia Austríaca de Ciencias y de la Universidad de Viena junto con físicos de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China han demostrado experimentalmente lo que antes era sólo una posibilidad teórica: han logrado la teletransportación de complejos estados cuánticos de alta dimensión. Los equipos de investigación informan de este hecho por primera vez en la revista científica Physical Review Letters.

Para entender más la importancia de este hecho, veamos primero los fundamentos de este fenómeno desde la perspectiva de la Mecánica Cuántica

La teletransportación cuántica

La teletransportación consiste en transmitir información sobre los estados cuánticos de una partícula a otra más distante. En este caso fue el fotón (partícula de luz).

En estudios anteriores sólo se habían transmitido estados de dos niveles, llamados qubits. Estos qubits, conforme a la Física Clásica contenían información con valores “0” o “1”.

En la Física Cuántica, en cambio, se encuentran estados de tres niveles, llamado qutrit. A diferencia de la informática clásica, “0” y “1” no son un “o lo uno o lo otro”; ambos simultáneamente, o cualquier cosa en el medio, también es posible. El equipo austríaco-chino lo ha demostrado en la práctica con una tercera posibilidad: “2”.

Teletransportación cuántica
A diferencia de la informática clásica, en la teletransportación cuántica se transmiten estados de tres niveles: 0, 1, y cualquier información que este entre 0 y 1, o ambos inclusive

El método experimental

Para poder llevar a cabo esta investigación, los científicos consideraron los posibles estados que puede tomar un fotón. Estos estados se pueden considerar como caminos e imaginarlos como tres fibras ópticas. Lo interesante es que a nivel cuántico el fotón puede estar localizado en las tres fibras ópticas al mismo tiempo.

Para teletransportar este estado cuántico tridimensional, los investigadores utilizaron un método llamado Bell Measurement. Este se basa en un divisor de haz, que dirige los fotones a través de varias entradas y salidas y conecta todas las fibras ópticas entre sí.

Ilustración del método Bell Measurement: El haz se divide y los fotones son dirigidos a varias entradas que conecta los estados entre sí

Además, en la investigación también se utilizaron fotones auxiliares, que también se envían al divisor de haz múltiple y pueden interferir con los otros fotones.

A través de una selección de ciertos patrones de interferencia, la información cuántica puede ser transferida a otro fotón lejos del fotón de entrada, sin que los dos interactúen físicamente.

Lo novedoso de este método es que el concepto experimental no se limita a tres dimensiones, sino que en principio puede extenderse a cualquier número de dimensiones.

Avances en la computación cuántica

Esta investigación permite dar un paso importante hacia aplicaciones prácticas para los futuros ordenadores cuánticos, e incluso a la Internet cuántica, ya que estos sistemas de altas dimensiones pueden transportar mayores cantidades de información que los qubits.

Para un futuro trabajo, los físicos se centrarán en cómo ampliar los conocimientos recién adquiridos para permitir la teletransportación de todo el estado cuántico de un solo fotón o átomo.

Con información de: Phys.org

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