Entradas etiquetadas como ‘cubit’

Inventan el teletransporte certificado, aunque nos servirá de poco

Si las cosas grandes, como nosotros, estamos formadas por átomos, ¿por qué las propiedades de los átomos no iban a ser aplicables a las cosas grandes como nosotros? A lo largo de los años he lanzado esta pregunta a varios físicos. Las respuestas suelen repartirse, en proporciones que no me he preocupado por recoger, entre el “es evidente”, el “no lo sé” y el “ni lo sé ni me importa”. De lo único que estamos seguros, por citar algunas diferencias entre nuestras vidas y las de las partículas cuánticas, es de que nosotros podemos conocer al mismo tiempo nuestra posición y velocidad (basta un GPS), que no podemos estar al mismo tiempo en dos lugares distintos (o dicho de otro modo, que estamos en un lugar con una probabilidad de 1 y en todos los demás con probabilidad cero), que no podemos estar a la vez en dos estados aparentemente incompatibles, como vivos y muertos (al menos hasta que llegue el apocalipsis zombi tantas veces pronosticado), que no podemos comportarnos como ondas (aunque, sin duda, algunas personas son muy modulables), que cuando alguien nos observa no nos colapsamos (solo nos encanta o nos molesta, según el caso), y que para trasladarnos de Chinchilla a Oslo debemos obligatoriamente recorrer todo el trayecto intermedio. O, empleando los términos genialmente descriptivos de la física Caroline Herzenberg, que las cosas grandes somos “nítidas”, mientras que los átomos son “borrosos”. En resumen, las cosas grandes somos esclavas de la mecánica clásica newtoniana, mientras que las partículas gozan de las extrañas ventajas de la mecánica cuántica.

Una de estas últimas es la posibilidad del teletransporte. Cuando este fenómeno se describió por primera vez, a principios de los años 90, el hallazgo no solo inspiró la imaginación de los físicos, sino también la del público en general cuando no había artículo en los medios que comentara la noticia sin referencias a Star Trek. Desde entonces, el teletransporte se ha convertido en algo tan rutinario que ya no levanta la misma expectación, salvo cuando algún físico declara que “nada en las leyes de la física previene el teletransporte de objetos grandes, incluyendo a los humanos”. En estos casos, el teletransporte resurge en la prensa junto al famoso “¡súbeme, Scotty!”. La mala noticia es que tampoco existe ningún principio físico fundamental que excluya la posibilidad de atravesar las paredes, dado que todo montón de átomos está formado en su mayor parte por hueco vacío, y sin embargo no parece probable que el próximo intento vaya a ser más fructífero que todos los anteriores. Lo que me trae a la memoria aquel viejo chiste de un niño que pregunta a su padre, físico teórico, “papá, ¿qué es un caballo?”, a lo que el padre responde: “pues mira, nene, supongamos un caballo totalmente esférico y sin rozamiento…”.

Un bosque de elementos ópticos en el sistema empleado por Hanson. Hanson lab@TUDelft.

Un bosque de elementos ópticos en el sistema empleado por Hanson. Hanson lab@TUDelft.

La última aparición del teletransporte en los medios a la que me refiero en el párrafo anterior es obra del investigador de la Universidad de Tecnología de Delft (Holanda) Ronald Hanson, que acaba de publicar en la revista Science un estudio informando sobre el nuevo hito en la tecnología del teletransporte cuántico: por decirlo llanamente, Hanson y sus colaboradores han inventado el teletransporte certificado. Es decir, un teletransporte con entrega garantizada en el cien por cien de los casos, suponiendo un servicio postal en el que el correo certificado logre tal cosa (y que, de acuerdo a mi experiencia, no se llama Correos y Telégrafos).

Primero, una breve explicación. Las partículas cuánticas se definen por ciertas propiedades como el espín, que puede tomar un rango de valores. El entrelazamiento cuántico permite crear partículas que comparten propiedades aunque estén separadas entre sí por grandes distancias, de modo que, cuando se modifican las propiedades de una de las partículas, su pareja experimenta la misma alteración sin que la información recorra el espacio que las separa. En esto consiste el teletransporte cuántico, una pirueta física que primeramente se logró dentro de los confines de un laboratorio, pero que después logró extenderse a distancias mayores, incluso con más de cien kilómetros de separación entre las partículas entrelazadas. En realidad no son las partículas quienes viajan, sino sus propiedades; de otro modo, se quebrantaría la inquebrantable ley física de que nada viaja más rápido que la luz.

Hasta ahora, el teletransporte cuántico era tan falible que sus posibles aplicaciones futuras se veían seriamente limitadas. “En experimentos previos solo funcionaba una vez de cada mil, o peor”, señala Hanson a Ciencias Mixtas. ¿Quién podría sacar partido a un servicio con semejante nivel de fracaso? En su sistema, que utiliza el diamante como soporte, el equipo de Hanson ha logrado el teletransporte sobre una distancia modesta de tres metros, pero con una fiabilidad del cien por cien. “Nuestro trabajo es el primero en el que el teletransporte entre partes separadas funciona cada vez que lo intentamos”, resume el investigador. “Este carácter determinista es crucial para las aplicaciones”. Próximamente Hanson espera repetir su experimento a distancias superiores a un kilómetro, lo que no solo sería un colosal avance para la física cuántica, sino que refutaría la opinión de Einstein de que tal fenómeno no era posible, con el morbo –y la notoriedad pública para quien lo consiga– que implica refutar a Einstein.

A la izquierda, uno de los dos chips empleados en el experimento de teletransporte (el diamante está en el centro). A la derecha, imagen ampliada del chip de diamante. Los cubits están encerrados en diiminutas cúpulas (la barra representa 10 micras, o 0,01 milímetros). Hanson lab@TUDelft.

A la izquierda, uno de los dos chips empleados en el experimento de teletransporte (el diamante está en el centro). A la derecha, imagen ampliada del chip de diamante. Los cubits están encerrados en diminutas cúpulas (la barra representa 10 micras, 0,01 milímetros). Hanson lab@TUDelft.

Respecto a las aplicaciones a las que Hanson se refiere, atañen principalmente a la computación cuántica. En los ordenadores que conocemos, la unidad mínima de información es un bit, que puede tomar un valor de cero o uno. Gracias a una propiedad llamada superposición, un bit cuántico, o cubit, puede adoptar valores distintos al mismo tiempo, lo que aumenta la versatilidad de los sistemas cuánticos para codificar información y permitiría construir ordenadores ultrarrápidos. Además, dado que el entrelazamiento se destruye al intervenir sobre las partículas, esto aporta una inviolabilidad completa a los sistemas de cifrado basados en cubits. Los más visionarios predicen una internet cuántica del futuro enormemente rápida, inmensamente capaz y cien por cien segura. No sabemos si realmente llegaremos vivos a la fabricación del primer ordenador cuántico, pero al menos la búsqueda de este santo grial, que para Hanson estará en los microchips de diamante, mantiene el impulso de la investigación en información cuántica.

Ahora bien, otra cosa es lo que mantiene el interés de los medios, y por tanto del público, en el teletransporte cuántico. ¿Regresamos a Star Trek? Dado que el teletransporte de información cuántica es una realidad, ¿sería posible destruir a una persona, enviar toda su información a otro lugar y reconstruirla con átomos presentes en el destino? La mala noticia es que, a pesar de lo que se desprende de las palabras de Hanson citadas en algunos medios, la propia nota de prensa emitida por su institución no deja lugar a dudas: “Teletransportar gente a través del espacio, como se hace en Star Trek, es imposible de acuerdo a las leyes de la física”. De hecho, existe un pequeño conjunto de teoremas que excluye las aplicaciones más fantasiosas del entrelazamiento cuántico. Uno de ellos, llamado de no-clonación, afirma que es imposible crear copias exactas de un estado cuántico. Aún peor: el teorema de no-comunicación, que ya he comentado aquí anteriormente, impide emplear el entrelazamiento cuántico como medio de establecer un sistema de comunicación más rápido que la luz, por ejemplo a través de años-luz de distancia, ya que la información necesaria para convertir esta transmisión en algo aprovechable debe viajar a la manera clásica, más despacio que la luz. A la pregunta de si continuamos tan seriamente impedidos por estos teoremas, Hanson no duda: “Absolutamente”.

Siendo así, ¿para qué nos sirve el teletransporte cuántico certificado? Por desgracia, y aparte de lo mencionado sobre la computación del futuro, para nada que hayamos leído o visto en la ciencia-ficción. Cuentan que, en una ocasión, un periodista preguntó al físico israelí Asher Peres, pionero en este campo, si sería posible teletransportar no solo el cuerpo, sino también el alma de una persona. Con genial ironía, Peres respondió: “No, el cuerpo no; solo el alma”. Lamentablemente, tendremos que conformarnos con las aplicaciones más domésticas del teletransporte, como esta.