Hace unos meses un grupo de investigadores del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) de Castelldefels (Barcelona) logró algo asombroso: teletransportó un fotón a un cúbit de estado sólido que estaba situado a una distancia de 1 km. Expresado de esta manera para ciencia ficción, pero no lo es. Es solo ciencia. Ciencia de vanguardia. Los fotones son las partículas elementales responsables de las formas de radiación electromagnética, incluida la manifestación de la luz visible. No tienen masa y son capaces de viajar en el vacío a una velocidad constante: la velocidad de la luz.
No obstante, algo que merece la pena que no pasemos por alto es que aunque estamos refiriéndonos a ellos como partículas también se manifiestan como ondas, de ahí la existencia del fenómeno cuántico conocido como 'dualidad onda-partícula' para identificar la naturaleza ondulatoria de la luz. Por otro lado, un cúbit es la unidad mínima de información con la que puede trabajar un ordenador cuántico. Lo sorprendente es que los cúbits, además de su concepción lógica, tienen entidad física, por lo que la denominación cúbit también identifica al dispositivo diseñado para interactuar con otros cúbits y llevar a cabo operaciones lógicas.
Curiosamente, hay varios tipos de cúbits: superconductores, trampas de iones, semiconductores, átomos neutros o iones implantados en macromoléculas, entre otras variantes. No todos ellos son igual de complejos, y algunos de ellos, los semiconductores, ya se pueden fabricar de manera industrial. Este breve repaso conceptual nos va a resultar útil para entender con la máxima precisión posible en qué ha consistido el experimento que han llevado a cabo los investigadores del ICFO y cuáles son sus implicaciones. Ahí va un pequeño espóiler: sobre el papel tiene la capacidad de revolucionar nuestras tecnologías de transferencia de información.
Un logro sin precedentes que nos invita a mirar hacia las redes cuánticas con optimismo
Antes de seguir adelante nos interesa repasar un concepto más que es inusualmente exótico e interesante: el entrelazamiento cuántico. Este fenómeno no tiene un equivalente en la física clásica, y consiste en que el estado de los sistemas cuánticos involucrados, que pueden ser dos o más, es el mismo. Esto significa que estos objetos, en realidad, forman parte de un mismo sistema, incluso aunque estén separados físicamente. De hecho, la distancia no importa.
Los investigadores del ICFO han recurrido a dos fotones entrelazados para transportar la información de manera instantánea
Si dos partículas, objetos o sistemas están entrelazados mediante este fenómeno cuántico, cuando midamos las propiedades físicas de uno de ellos estaremos condicionando instantáneamente las propiedades físicas del otro sistema con el que está entrelazado. Incluso aunque esté en la otra punta del Universo. Suena a ciencia ficción, es verdad, pero por muy extraño y sorprendente que nos parezca este fenómeno se ha comprobado empíricamente. De hecho, es, junto a la superposición de estados, uno de los principios fundamentales de la computación cuántica.
Volvamos al experimento que han llevado a cabo los científicos del ICFO. Como os he anticipado en las primeras líneas de este artículo, lo que han conseguido es enviar un fotón de forma instantánea a un cúbit físico. Lo realmente importante de este fenómeno es que el fotón contiene información. De hecho, estos investigadores han recurrido a dos fotones entrelazados para transportar la información de manera instantánea, y una vez que la información está disponible en su destino la han almacenado en unas memorias con unas características muy especiales conocidas como 'memorias cuánticas multiplexadas'.
Una de las consecuencias que se desprenden de este experimento es que demuestra que es posible transferir información cuántica de una forma eficiente y a largas distancias. Se trata de un requisito imprescindible para llevar a buen puerto las futuras redes cuánticas. Además, y esto también es muy importante, estos investigadores han utilizado en su experimento un enlace de fibra óptica para transferir uno de los fotones entrelazados al destino, lo que demuestra que es posible emplear la actual infraestructura de fibra óptica para sostener las futuras redes cuánticas.
En definitiva, este experimento nos invita a otear con un optimismo saludable un futuro en el que será posible transferir de forma esencialmente instantánea y segura grandes volúmenes de información a larga distancia. Suena bien, ¿verdad?
Imagen | ICFO
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