Primer objeto teletransportado de la Tierra a la órbita

El año pasado, un cohete Gran Marcha 2D despegó del Centro de Lanzamiento de Satélites de Jiuquan en el desierto de Gobi con un satélite llamado Micius, que lleva el nombre de un antiguo filósofo chino que murió en el 391 a.C. El cohete colocó a Micius en una órbita heliosincrónica para que pase sobre el mismo punto de la Tierra a la misma hora todos los días.

Micius es un receptor de fotones de alta sensibilidad que puede detectar los estados cuánticos de fotones individuales disparados desde el suelo. Eso es importante porque debería permitir a los científicos probar los componentes básicos tecnológicos para varias hazañas cuánticas como el entrelazamiento, la criptografía y la teletransportación.

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Hoy, el equipo de Micius anunció los resultados de sus primeros experimentos. El equipo creó la primera red cuántica de satélite a tierra, rompiendo en el proceso el récord de la distancia más larga en la que se ha medido el entrelazamiento. Y han usado esta red cuántica para teletransportar el primer objeto desde el suelo a la órbita.

La teletransportación se ha convertido en una operación estándar en los laboratorios de óptica cuántica de todo el mundo. La técnica se basa en el extraño fenómeno del enredo. Esto ocurre cuando dos objetos cuánticos, como los fotones, se forman en el mismo instante y punto en el espacio y, por lo tanto, comparten la misma existencia. En términos técnicos, se describen mediante la misma función de onda.

Lo curioso del entrelazamiento es que esta existencia compartida continúa incluso cuando los fotones están separados por grandes distancias. Por lo tanto, una medición en uno influye inmediatamente en el estado del otro, independientemente de la distancia entre ellos.

En la década de 1990, los científicos se dieron cuenta de que podían usar este enlace para transmitir información cuántica de un punto del universo a otro. La idea es descargar toda la información asociada con un fotón en un lugar y transmitirla a través de un enlace entrelazado a otro fotón en otro lugar.

Este segundo fotón toma entonces la identidad del primero. A todos los efectos, se convierte en el primer fotón. Esa es la naturaleza de la teletransportación y se ha realizado muchas veces en laboratorios en la Tierra.

La teletransportación es un bloque de construcción para una amplia gama de tecnologías. La teletransportación a larga distancia ha sido reconocida como un elemento fundamental en protocolos como las redes cuánticas a gran escala y la computación cuántica distribuida, dice el equipo chino.

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En teoría, no debería haber una distancia máxima sobre la cual se pueda hacer esto. Pero el entrelazamiento es algo frágil porque los fotones interactúan con la materia en la atmósfera o dentro de las fibras ópticas, lo que hace que se pierda el entrelazamiento.

Como resultado, la distancia sobre la cual los científicos han medido el enredo o realizado la teletransportación es muy limitada. Los experimentos previos de teletransportación entre ubicaciones distantes se limitaron a una distancia del orden de los 100 kilómetros, debido a la pérdida de fotones en las fibras ópticas o en los canales del espacio libre terrestre, dice el equipo.

Pero Micius cambia todo eso porque orbita a una altitud de 500 kilómetros, y durante la mayor parte de esta distancia, los fotones que hacen el viaje viajan a través del vacío. Para minimizar la cantidad de atmósfera en el camino, el equipo chino instaló su estación terrestre en Ngari en el Tíbet a una altitud de más de 4.000 metros. Entonces, la distancia desde el suelo hasta el satélite varía de 1.400 kilómetros cuando está cerca del horizonte a 500 kilómetros cuando está por encima.

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Para realizar el experimento, el equipo chino creó pares de fotones entrelazados en el suelo a una velocidad de unos 4.000 por segundo. Luego emitieron uno de estos fotones al satélite, que pasaba por encima todos los días a la medianoche. Mantuvieron el otro fotón en el suelo.

Finalmente, midieron los fotones en tierra y en órbita para confirmar que se estaba produciendo un entrelazamiento y que podían teletransportar fotones de esta manera. Durante 32 días, enviaron millones de fotones y encontraron resultados positivos en 911 casos. Reportamos la primera teletransportación cuántica de qubits independientes de un solo fotón desde un observatorio terrestre a un satélite de órbita terrestre baja, a través de un canal de enlace ascendente, con una distancia de hasta 1400 km, dice el equipo chino.

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Esta es la primera vez que un objeto ha sido teletransportado desde la Tierra a la órbita, y rompe el récord de la distancia más larga para enredarse.

Es un trabajo impresionante que sienta las bases para metas mucho más ambiciosas en el futuro. Este trabajo establece el primer enlace ascendente de tierra a satélite para la teletransportación cuántica fiel y de ultra larga distancia, un paso esencial hacia la Internet cuántica a escala global, dice el equipo.

También muestra el evidente dominio y liderazgo de China en un campo que, hasta hace poco, estaba liderado por Europa y los EE. UU.: Micius seguramente habría quedado impresionado. Pero una pregunta importante ahora es cómo responderá Occidente.

Ref: arxiv.org/abs/1707.00934 : Teletransportación cuántica tierra-satélite

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