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Unos físicos descubren el secreto del control remoto cuántico

La capacidad para controlar una partícula cuántica al manipular otra en otro lugar parece ciencia ficción. Ahora unos físicos afirman saber cómo hacerlo.

The Physics arXiv Blog 05/07/2013


La teleportación es uno de los fenómenos más extraordinarios del mundo cuántico. Permite que un objeto cuántico, como un fotón o un electrón, viajen de un punto a otro sin pasar por el espacio que hay entre ellos.

La teleportación es un procedimiento estándar en cualquier laboratorio de mecánica cuántica decente. Los físicos la usan a diario para la comunicación y la computación cuánticas.

Si eso suena exótico, aún no has visto nada; la teleportación va a ser mucho más rara aún. Esto es así porque, hasta ahora, los físicos solo han sido capaces de teleportar partículas únicas, de una en una. La semana pasada, Christine Muschik y un puñado de compañeros del Parque tecnológico del Mediterráneo en Barcelona afirmaron haber descubierto cómo teleportar cosas cuánticas de forma continua.

Eso les permitirá manipular una partícula cuántica al mismo tiempo que observan los efectos en otra partícula en otro lugar. En esencia es el control remoto cuántico.

El montaje básico es una extensión evidente de la teleportación tradicional. Y es posible gracias a un raro fenómeno cuántico denominado entrelazamiento, que tiene lugar cuando dos partículas cuánticas están tan profundamente entrelazadas que comparten la misma existencia.

En términos matemáticos, ambas partículas se representan mediante una única función de onda. Por lo tanto, cualquier manipulación de una partícula influye automáticamente en la otra al instante, independientemente de la distancia que haya entre ellas.

La teleportación se da cuando la primera de estas partículas entrelazada interactúa con otra partícula cuántica, llamémosla X. Esta interacción influye inmediatamente el estado de la segunda partícula entrelazada.

El truco perfeccionado por los físicos es manipular esta interacción para que la segunda partícula entrelazada acabe en el mismo estado que la partícula cuántica llamada X. No es solo un estado muy similar, es un estado idéntico; ninguna variable podría distinguir esta partícula de la X original. Cuando este sucede, X ha sido teleportada.

La nueva técnica funciona de forma parecida. Para empezar, los físicos crean una pareja de partículas entrelazadas. Después colocan una partícula en un campo magnético variable para influir en su estado.

El nuevo truco que han descubierto es montar este experimento de tal forma que la manipulación de la primera partícula hace que el estado de su pareja entrelazada cambie de la misma manera.

En otras palabras, usan el campo magnético de una región del espacio para controlar continuamente el estado de una partícula en otro punto del espacio. O como lo explican Muschik y sus compañeros: "Demostramos cómo la capacidad de llevar a cabo operaciones cuánticas continua y deterministamente se puede aprovechar para inducir dinámicas no locales entre dos partes separadas".

La nueva técnica se basa en un sutil truco. Hace mucho que los físicos saben que el entrelazado es algo frágil, al tomar una medida de una de las partículas de la pareja se destruye el enlace entre ellas, y por eso los físicos solo han sido capaces de teleportar partículas únicas de una en una.

De hecho, este es un problema generalizado en el mundo cuántico, si estornudas destruyes la naturaleza cuántica del sistema que estás estudiando.

Sin embargo, en los últimos años los físicos han descubierto cómo manipular objetos cuánticos sin destruir su naturaleza cuántica. El truco consiste en empujarlas con mucha suavidad. Hacerlo de forma continua acaba por producir un cambio significativo al mismo tiempo que se conservan las características cuánticas del sistema.

El avance logrado por Muschik y sus compañeros es averiguar cómo llevar a cabo el mismo tipo de empujones suaves sobre un sistema entrelazado, algo que conduce inmediatamente al control remoto cuántico.

Es un desarrollo interesante y potencialmente importante con un único pero: el nuevo trabajo es solo teórico. Sin embargo, no parece haber ninguna razón por la que el control remoto cuántico no se pudiera intentar lograr en un laboratorio cuántico óptico decente ahora mismo. De hecho, varios miembros de este equipo tienen acceso exactamente al tipo de instalaciones que se podrían usar para poner a prueba la idea.

Cuesta creer que estos chicos no se hayan pasado algunas horas enredando con espejos y paños para lentes en un intento por lograr que la teoría funcione, así que quizá podamos ser razonablemente optimistas respecto a la posibilidad de una verificación experimental más pronto que tarde.

Una pregunta más interesante quizá sea saber qué utilidad tendrá finalmente el control remoto cuántico. La capacidad de controlar el estado de objetos cuánticos a distancia debería tener importantes aplicaciones. Quizá los lectores de este blog se atrevan a sugerir algunas de ellas en los comentarios.

Ref: arxiv.org/abs/1304.0319: Teleportación Cuántica de Dinámicas en Interacciones Efectivas entre Sistemas Remotos

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