Un avance matemático fija las reglas para una teleportación más efectiva

Un nuevo protocolo propone soluciones para una teleportación más eficiente – el transporte de información cuántica a la velocidad de la luz.

Durante los últimos diez años, los físicos teóricos han demostrado que las intensas conexiones generadas entre las partículas como la establecida en la ley cuántica del “entrelazamiento”, pueden tener la clave de una posible teleportación de información.

Ahora, por primera vez, los investigadores han calculado cómo podría “reciclarse” el entrelazamiento para aumentar la eficiencia de estas conexiones. Los resultados, publicados en la revista Physical Review Letters, podrían llevarnos, en el futuro, un paso más cerca del teletransporte al estilo de la ciencia ficción, aunque esta investigación es de naturaleza puramente teórica.

El equipo también ha ideado una forma generalizada de teleportación, que permite una amplia variedad de aplicaciones potenciales en la física cuántica.

En una época se consideraba imposible, pero en 1993, un equipo de científicos calculó que la teleportación podría funcionar, en principio, usando las leyes cuánticas. La teleportación cuántica aprovecha la ley del “entrelazamiento” para transmitir trozos de información del tamaño de partículas a través de enormes distancias en, potencialmente, un instante.

El entrelazamiento de un par de partículas cuánticas, tales como electrones o protones, que están intrínsecamente ligadas entre sí, manteniendo la sincronización entre las dos, la cual permanece tanto si las partículas están una junto a otra, como en extremos opuestos de una galaxia. A través de esta conexión, los bits cuánticos de información, o qubits, pueden transmitirse usando solo formas de comunicación clásicas.

Los anteriores protocolos de teleportación han caído en uno de estos dos campos: los que solo podían enviar información desordenada, lo que requiere una corrección en el receptor; o, más recientemente, la teleportación “basada en puertos” que no quiere corrección pero que necesita una cantidad de entrelazamiento imposible de lograr, dado que cada objeto enviado destruiría el estado entrelazado.

Ahora, físicos de Cambridge, del University College de Londres, y la Universidad de Gdansk han desarrollado un protocolo para proporcionar una solución óptima en la que, los estados entrelazados, se “reciclan” de forma que la comunicación entre las partículas se mantiene para la teleportación de múltiples objetos.

También han ideado un protocolo en el que se pueden teleportar múltiples qubits simultáneamente, aunque el estado entrelazado se degrada proporcionalmente a la cantidad de qubits enviados en ambos casos.

“El primer protocolo consta de estado de teleportación secuenciales, y el segundo los teleporta globalmente”, dice Sergii Strelchuck del Departamento de Matemática Aplicada y Física Teórica de Cambridge, que lideró la investigación junto a sus colegas Jonathan Oppenheim de Cambridge y UCL; y Michal Horodecki de la Universidad de Gdansk.

“También hemos encontrado una técnica generalizada de teleportación, que esperamos que tenga aplicaciones en áreas como la computación cuántica”

Einstein nunca negó su rechazo a la teoría del entrelazamiento cuántico, descartándola como “acción fantasmal a distancia”. Pero, desde entonces, el entrelazamiento ha demostrado ser una característica muy real de nuestro universo, y una que tiene un potencial extraordinario para mejorar todo tipo de proyectos científicos.

“Existe una estrecha conexión entre la teleportación y los computadores cuánticos, que son dispositivos que aprovechan la mecánica cuántica para realizar cálculos que no serían factibles en un computador clásico”, dice Strelchuck.

“Construir un computador cuántico es uno de los grandes desafíos de la física moderna, y se espera que el nuevo protocolo de teleportación ayude al avance de este área”

Aunque el protocolo de los físicos de Cambridge es completamente teórico, el año pasado, un equipo de científicos chinos informó de la teleportación de fotones a lo largo de 143 km, batiendo el récord anterior, y el entrelazamiento cuántico se ve cada vez más como un área importante de inversión científica. La teleportación de información transportada por átomos aislados es factible con las tecnologías actuales, pero el teletransporte de objetos grandes – tales como el capitán Kirk – sigue en el dominio de la ciencia ficción.

Strelchuck añade: “El entrelazamiento puede verse como el combustible que alimenta la teleportación. Nuestro protocolo es más eficiente, capaz de usar el entrelazamiento de manera más económica a la vez que elimina la necesidad de corrección de errores”

Fuente:  Ciencia Kanija - Universidad de Cambridge