Los físicos descubren el secreto del control remoto cuántico

La teletransportación es uno de los fenómenos más extraordinarios del mundo cuántico. Permite que un objeto cuántico, como un fotón o un electrón, viaje de un lugar a otro sin pasar por el espacio intermedio.

La teletransportación es un procedimiento estándar en cualquier laboratorio de mecánica cuántica decente. Los físicos lo utilizan a diario para la comunicación cuántica y la computación cuántica.

Si eso suena exótico, todavía no has visto nada; La teletransportación está a punto de volverse mucho más extraña. Eso es porque hasta ahora, los físicos solo han podido teletransportar partículas individuales, una a la vez. Hoy, Christine Muschik en el Parque Tecnológico del Mediterráneo en Barcelona y un grupo de amigos dicen que han descubierto cómo teletransportar cosas cuánticas continuamente.

Eso les permitirá manipular una partícula cuántica mientras observan que los efectos ocurren en otra partícula en otro lugar. Eso es esencialmente control remoto cuántico.

La configuración básica es una sencilla extensión de la teletransportación tradicional. Esto es posible debido a un extraño fenómeno cuántico conocido como entrelazamiento, que ocurre cuando dos partículas cuánticas están tan profundamente vinculadas que comparten la misma existencia.

En términos matemáticos, ambas partículas se describen mediante una única función de onda. Entonces, cualquier manipulación de una partícula influye automáticamente en la otra al instante, independientemente de la distancia entre ellas.

La teletransportación ocurre cuando la primera de estas partículas entrelazadas interactúa con otra partícula cuántica, llamémosla X. Esta interacción influye inmediatamente en el estado de la segunda partícula entrelazada.

El truco que los físicos han perfeccionado es organizar esta interacción de modo que la segunda partícula entrelazada termine en el mismo estado que la partícula cuántica llamada X. Este no es solo un estado muy similar, es un estado idéntico; ninguna medición podría distinguir esta partícula del X original. Cuando esto sucede, X ha sido teletransportado.

La nueva técnica funciona de manera similar. Primero, los físicos crean un par de partículas entrelazadas. Luego colocan una partícula en un campo magnético variable para influir en su estado.

El nuevo truco que han descubierto es organizar este experimento de modo que la manipulación de la primera partícula haga que el estado de su pareja entrelazada cambie de la misma manera.

En otras palabras, utilizan el campo magnético en una región del espacio para controlar continuamente el estado de una partícula en otra parte del espacio. O como lo expresaron Muschick y compañía: mostramos cómo la capacidad de realizar operaciones cuánticas de forma continua y determinista puede aprovecharse para inducir dinámicas no locales entre dos partes separadas.

La nueva técnica se basa en un truco sutil. Los físicos saben desde hace mucho tiempo que el entrelazamiento es algo frágil: una medición en uno de los pares destruye el vínculo entre ellos, razón por la cual los físicos solo han podido teletransportar partículas individuales, una a la vez.

De hecho, este es un problema general en el mundo cuántico: estornuda y destruyes la naturaleza cuántica del sistema que estás estudiando.

En los últimos años, sin embargo, los físicos han descubierto cómo manipular objetos cuánticos sin destruir su naturaleza cuántica. El truco consiste en empujarlos muy suavemente. Hacer esto de forma continua eventualmente produce un cambio significativo mientras se preservan las características cuánticas del sistema.

El gran avance que Muschik y compañía han logrado es descubrir cómo realizar el mismo tipo de empujones suaves en un sistema enredado, algo que conduce inmediatamente al control remoto cuántico.

Ese es un desarrollo interesante y potencialmente importante con una salvedad: el nuevo trabajo es completamente teórico. Sin embargo, no parece haber ninguna razón por la que no pueda intentarse el control remoto cuántico en un laboratorio de óptica cuántica decente en este momento. De hecho, varios miembros de este equipo tienen acceso exactamente al tipo de instalaciones que podrían usarse para probar la idea.

Es difícil de creer que estos tipos no hayan pasado unas horas jugando con espejos y paños para lentes en un intento de hacer que esto funcione. Entonces, tal vez podamos ser razonablemente optimistas de ver la verificación experimental más temprano que tarde.

Una pregunta más interesante es cuál podría resultar el uso del control remoto cuántico. La capacidad de controlar el estado de los objetos cuánticos a distancia debería tener grandes aplicaciones. Quizás a los lectores de este blog les interese sugerir algunos de ellos en la sección de comentarios a continuación.

Ref: arxiv.org/abs/1304.0319 : Teletransportación cuántica de dinámica e interacciones efectivas entre sistemas remotos

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