Por primera vez se ha usado teletransportación cuántica para enviar información 3D

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Científicos austriacos y chinos han logrado teletransportar estados cuánticos tridimensionales por primera vez.

Esto no es teletransportación que la ciencia ficción nos muestra. En lugar de transportar materia a través del espacio, es acerca de mover información sobre el estado cuántico de una partícula.

Hasta hace poco, los científicos solo han podido teletransportar bits cuánticos, o qubits, la unidad más simple de información cuántica en la que una partícula puede estar en dos estados a la vez. Por ejemplo, un fotón que está simultáneamente polarizado vertical y horizontalmente sería un qubit.

Ahora, investigadores de la Academia de Ciencias de Austria y la Universidad de Viena han demostrado experimentalmente lo que anteriormente era solo una posibilidad teórica. Junto con físicos cuánticos de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, han logrado teletransportar estados cuánticos complejos de alta dimensión. Los equipos de investigación han publicado sus increíbles hallazgos en un estudio en la revista Physical Review Letters.

En su estudio, los investigadores teletransportaron el estado cuántico de un fotón (partícula de luz) a otro distante. Anteriormente, solo se habían transmitido estados de dos niveles («qubits»), es decir, información con valores «0» o «1». Sin embargo, los científicos lograron teletransportar a un estado de tres niveles, un llamado «qutrit». En física cuántica, a diferencia de la informática clásica, «0» y «1» no son un «uno u otro», ambos simultáneamente, o algo intermedio, también es posible. El equipo austriaco-chino ha demostrado esto en la práctica con una tercera posibilidad, un «2».

El estado cuántico a teletransportarse se codifica en los posibles caminos que puede tomar un fotón. Uno puede imaginar estos caminos como tres fibras ópticas. Lo más interesante es que, en física cuántica, un solo fotón también puede ubicarse en las tres fibras ópticas al mismo tiempo. Para teletransportar este estado cuántico tridimensional, los investigadores utilizaron un innovador método experimental. El núcleo de la teletransportación cuántica es la llamada medición de Bell. Se basa en un divisor de haz multipuerto, que dirige los fotones a través de varias entradas y salidas y conecta todas las fibras ópticas. Además, los científicos utilizaron fotones auxiliares, que también se envían al divisor de haces múltiples y pueden interferir con los otros fotones.

Mediante la selección inteligente de ciertos patrones de interferencia, la información cuántica se puede transferir a otro fotón lejos del fotón de entrada, sin que los dos interactúen físicamente. Según los investigadores, el concepto experimental no se limita a tres dimensiones, sino que, en principio, puede extenderse a cualquier cantidad de dimensiones.

Pero este es un detalle adicional, las implicancias de este logro en la computación cuántica son muy alentadoras. Es un paso importante hacia aplicaciones prácticas como un futuro internet cuántico, ya que los sistemas cuánticos de alta dimensión pueden transportar mayores cantidades de información que los qubits. «Este resultado podría ayudar a conectar las computadoras cuánticas con capacidades de información más allá de los qubits», dice Anton Zeilinger, físico cuántico de la Academia de Ciencias de Austria y la Universidad de Viena, sobre el potencial innovador del nuevo método.

Los investigadores chinos participantes también ven grandes oportunidades en la teletransportación cuántica multidimensional. «Los fundamentos para los sistemas de redes cuánticas de próxima generación se basan en nuestra investigación fundamental de hoy», dice Jian-Wei Pan, de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China. 

En el trabajo futuro, los físicos cuánticos se centrarán en cómo extender el conocimiento recién adquirido para permitir la teletransportación de todo el estado cuántico de un solo fotón o átomo.
 

Fuente: New Scientist.

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