Por ideal que suene, no parece físicamente posible que te puedas teletransportar. Que cierres los ojos, evites una cola de embarque, tomes un vuelo y aparezcas en el otro lado del mundo. Las cosas no van así para los objetos macroscópicos. Apenas ha sido posible la teletransportación de partículas o moléculas. Pero en el mundo de la física de lo más pequeño, lo que interesa es la información. Y eso es un poco más fácil de mover. Es posible la teletransportación cuántica.
Albert Einstein lo llamó ‘espeluznante efecto a distancia‘. Técnicamente, es conocido como ‘entrelazamiento cuántico‘. Un fenómeno que solo ocurre en el mundo de lo inmensamente pequeño, de las partículas subatómicas, y es la base de que un posible internet del futuro sea hiperseguro. Ahora han dado un paso más en este sentido y han conseguido la teletransportación de un bit cuántico de información entre dos nodos que no están conectados entre sí.
Los objetos que comparten un entrelazamiento cuántico comparten propiedades. Lo que le pasa a uno repercute automáticamente en el otro, aunque ni se vean entre sí ni les conecte cable u onda alguna. Esto se puede hacer con partículas que contengan información, como si fueran sobres con cartas. Esas cartas serían los bits, en información digital, o sea, ceros o unos. En el mundo de la computación cuántica los bits tienen una ventaja: pueden ser ceros, unos o ceros y unos a la vez.
Una idea es construir una red de bits cuánticos (cúbits) que se entrelazan con cúbits en otras partes de la red, pero sin necesidad de conexión. Por así decirlo, esos cúbits sufren una teletransportación. Desaparecen de un lugar B y aparecen en un lugar A.
Teletransportación cuántica basada en diamantes para Alice
Ronald Hanson, de la Universidad Tecnológica de Delft (Países Bajos), y sus colegas han presentado una red simple que contenía una cantidad de cúbits basados en diamantes (carbono). Los dispusieron en tres nodos que llamaron (conforme a la nomenclatura clásica) Alice, Bob y Charlie. No había una conexión directa entre Alice y Charlie, solo un vínculo indirecto que cada uno compartía con Bob. Pero Alice y Charlie compartían un entrelazamiento cuántico, lo que significa que es imposible leer la información de uno de ellos sin cambiar el estado del otro.
El entrelazamiento cuántico implica que lo que pasa en un lado repercute instantáneamente en el otro, aunque no estén conectados.
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Cuando se cambió el estado cuántico de Charlie, el estado de Alice también cambió, lo que significa que la información viajó en teletransportación cuántica a través de Bob, pero sin pasar a través de él. Comparado con el mundo de las ondas de TV, sería como si Bob fuese una antena de repetidor. Pero un repetidor fantasma, que ni siquiera recibe ni emite señales, solo está ahí de guardia, por si pasa algo entre Alice y Charlie. Solo con eso, la señal ya puede viajar.
El nuevo experimento va un poco más allá, como explica desde el Instituto de Física Fundamental (CSIC) Carlos Sabín: aquí ha entrado en juego “el fenómeno del ‘intercambio de entrelazamiento‘, que es igual que el teletransporte, pero ahora lo que se transporta es precisamente un estado entrelazado de dos cúbits“, señala en SMC España.
De esta manera, “si entrelazamos un nodo A (Alice) con un nodo B (Bob) y también al nodo B con un tercer nodo C (Charlie), el intercambio de entrelazamiento hace que se entrelacen A y C, a pesar de que nunca han interaccionado entre sí. Y, en principio, así podríamos seguir con cualquier número de nodos. El problema experimental es que el entrelazamiento cuántico es muy frágil, y es muy difícil realizar este proceso sin que se pierda información”.
Un entrelazamiento sin cables
En el ejemplo del vídeo que encabeza esta información hemos cambiado un poco los personajes, para simplificar. Normalmente son Alice (punto A) y Bob (punto B) quienes entablan una ‘conversación’, quienes intercambian información. Si Bob –en nuestro ejemplo– quiere mandar un mensaje cifrado a Alice puede usar un cable de fibra. Eso es típico del internet convencional. Pero la información cuántica requiere, por ejemplo, de fotones de luz entrelazados. Si se pierden por el camino (algo que es muy normal en los cables), se rompe ese entrelazamiento.
La teletransportación cuántica nos ahorra ese problema. Ese fotón de luz (o la partícula que sea, que será mensajera) puede desaparecer de un sitio para aparecer en otro. Del lado de Bob al lado de Alice. Más precisamente, la información que define el estado de esa partícula, siempre que haya entrelazamiento entre nuestros personajes.
Para entender un poco mejor el fenómeno del entrelazamiento, te dejamos este stream de Newtrinos con la experta Patricia Contreras, quien nos explicaba su mecánica con calcetines:
“Como en las películas de ciencia ficción”
“Es realmente una teletransportación como en las películas de ciencia ficción”, dice Hanson. “El estado, o la información, realmente desaparece por un lado y aparece por el otro, y debido a que no viaja por el espacio intermedio, [los datos] tampoco pueden perderse”.
Aunque el uso del entrelazamiento cuántico para la teletransportación ha sido teóricamente posible durante décadas, solo se ha probado con éxito aquí. Los cúbits en los nodos incluyen ‘memoria’, que pueden contener estados cuánticos durante períodos de tiempo más largos que los cúbits estándar.
Un internet cuántico no equivale a un internet más rápido, pero sí más seguro.
Sabín, que no ha participado del experimento holandés, cree que «esto podría interpretarse como un primer paso (muy preliminar) hacia una red cuántica de comunicaciones. Sin embargo, hay que tener en cuenta que la gran dificultad experimental hace que la calidad de la transmisión de información sea todavía muy baja. Esto se puede medir calculando la llamada ‘fidelidad’ del estado transmitido, es decir, el parecido entre el estado final real del cúbit y el estado que queríamos transmitir».
Como explicaba a Newtral.es uno de los mayores expertos en computación y comunicación cuántica, Charles Bennett, en su visita a España para recoger el Premio Fronteras del Conocimiento (FBBA), un internet cuántico no equivale a un internet más rápido. Incluso aunque los nodos compartan información (cambien) al instante.
Hay que tener en cuenta que los usuarios que comparten información sobre esos cambios al final tienen que tirar de una red convencional. En lo que sí que se gana es en garantizar la privacidad de ese intercambio. En una comunicación cifrada cuánticamente, un potencial espía se delata al instante, puesto que en el momento en que fisgue, el sistema cuántico colapsa. Es decir, se rompe el entrelazamiento, dando la voz de alarma.
No obstante, matiza Hanson que “probablemente también hay muchas aplicaciones que todavía tenemos que descubrir”.
