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Teletransportación cuántica: mover información, no materia

Teletransportación cuántica: mover información, no materia

La palabra teletransportación evoca imágenes de ciencia ficción: alguien desaparece en un lugar y reaparece en otro. La teletransportación cuántica es un fenómeno real, pero mucho más sutil. No transporta materia ni energía: transfiere el estado cuántico de una partícula a otra distante.

El problema: copiar un estado cuántico

Un estado cuántico no puede copiarse perfectamente, según el teorema de no clonación. Tampoco se puede medir por completo sin destruirlo, porque medir lo altera. Esto parece impedir enviar un estado desconocido a otro lugar: no se puede copiar ni se puede describir por completo para reconstruirlo. La teletransportación logra transferirlo de manera indirecta.

Los ingredientes del protocolo

En 1993, Bennett y colaboradores propusieron el esquema. Participan dos personas, convencionalmente llamadas Alicia y Beto, que comparten un par de partículas entrelazadas. Alicia tiene además una tercera partícula, cuyo estado desconocido quiere transmitir. Necesitan, además, un canal de comunicación clásico, como un teléfono o internet.

Cómo funciona

Alicia realiza una medición conjunta entre la partícula cuyo estado quiere enviar y su mitad del par entrelazado. Esta medición destruye el estado original, pero produce uno de cuatro resultados posibles, aleatorios. Gracias al entrelazamiento, la partícula de Beto queda en un estado relacionado con el original, aunque aún deformado de una de cuatro formas posibles.

El papel del canal clásico

Alicia comunica a Beto su resultado mediante un canal convencional, que no puede superar la velocidad de la luz. Con esa información, Beto aplica una operación sobre su partícula y la deja exactamente en el estado original. Sin ese mensaje, el resultado de Beto es puramente aleatorio, por eso no hay comunicación instantánea.

Qué se transfiere realmente

Lo que se transfiere es la información que define el estado, no los átomos. La partícula original queda destruida en el proceso, de modo que no se viola la prohibición de clonación. Es más parecido a transmitir los planos de un objeto y construirlo con piezas idénticas en otro sitio que a mover el objeto en sí.

Experimentos reales

Desde los años noventa se ha logrado con fotones, átomos, iones e incluso circuitos superconductores. En 2017 se logró teletransportar el estado de un fotón desde la Tierra hasta un satélite a más de mil cuatrocientos kilómetros de distancia. Son hitos importantes para las comunicaciones cuánticas.

¿Y las personas?

Teletransportar a una persona exigiría medir y reconstruir un número astronómico de partículas, junto con enormes cantidades de información. Aunque no esté prohibido en principio, es completamente inviable con cualquier tecnología previsible, y plantea además preguntas filosóficas sobre la identidad.

Para qué sirve

La teletransportación cuántica es un componente fundamental de las redes cuánticas y de los repetidores que permitirán extender el alcance de las comunicaciones. También se utiliza dentro de ciertos diseños de computadoras cuánticas para mover información entre qubits sin transportarlos físicamente.

Cuidado con las comparaciones

Las noticias suelen presentar estos avances con titulares que sugieren que se transportó materia. Conviene recordar que lo que se mueve es información cuántica, que se necesita un canal clásico y que la partícula original deja de tener ese estado. Es un resultado impresionante, pero no por las razones de la ciencia ficción.

La teletransportación cuántica no es el transportador de las películas, pero es una herramienta clave para las redes cuánticas del futuro, que permitirán conectar computadoras y sensores cuánticos a larga distancia.

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