A principios de este año, celebramos el primero en el campo de la física cuántica: los científicos pudieron 'teletransportarse' qutrit, o una pieza de información cuántica basada en tres estados, que abre una gran cantidad de nuevas posibilidades para computación cuántica y comunicación.
Hasta entonces, la teletransportación cuántica tenía solo ha sido gestionado con qubits, aunque sobre distancias impresionantemente largas. Este estudio de prueba de concepto sugiere que las redes cuánticas futuras podrán transportar muchos más datos y con menos interferencia de lo que pensábamos.
Si eres nuevo en la idea de los qutrits, primero demos un paso atrás. En pocas palabras, las pequeñas unidades de datos que conocemos como bits en la informática clásica pueden estar en uno de dos estados: un 0 o un 1. Pero en la computación cuántica, tenemos el qubit
Ahora, el qutrit tiene la misma relación con el trit, agregando superposición a los estados clásicos que se pueden representar como 0, 1 o 2. Un qutrit puede ser todo esto al mismo tiempo, lo que lo convierte en otro salto adelante en términos de ( por ejemplo) poder de procesamiento de la computadora o la cantidad de información que se puede enviar a la vez.
También agrega un nivel de complejidad para los investigadores de computación cuántica.
Ahora que conocemos los qutrits, ¿qué es la teletransportación cuántica? Bueno, está obteniendo información cuántica de un lugar a otro, a través de un fenómeno conocido como entrelazamiento cuántico, o "acción espeluznante a distancia", como lo llamó Albert Einstein. Ahí es donde dos partículas cuánticas (o grupos de partículas) están interconectadas, de modo que una revela las propiedades de la otra, sin importar cuán separadas estén en términos físicos.
No es teletransportación real en el sentido de la ciencia ficción, sino que está obteniendo datos instantáneamente de un lugar basado en otra lectura en otro lugar, potencialmente a través de una gran distancia. Esta información cuántica puede transmitirse a través de fotones de luz, y un uso que podríamos ver en el futuro es crear redes de Internet inquebrantables, protegidas por las leyes fundamentales de la física (porque cualquier tipo de interferencia rompería la información en sí).
Al dividir el camino de un fotón en tres partes muy cercanas entre sí, a través de una configuración cuidadosamente calibrada de láseres, divisores de haz y cristales de borato de bario, los investigadores pudieron crear su qutrit y producir un estado de entrelazamiento.
Durante una medición de 12 estados o enredos, el sistema produjo una fidelidad de 0,75, un resultado preciso las tres cuartas partes del tiempo. Si bien la configuración sigue siendo lenta e ineficiente, es suficiente para mostrar que la teletransportación es posible, dicen los investigadores.
Sin embargo, los investigadores pueden haber sido golpeados hasta la línea por un equipo separado, como informa Daniel Garisto en Científico americano. Sin embargo, este segundo grupo de científicos solo registró la teletransportación qutrit en 10 estados, y aún no han aceptado su trabajo en una revista revisada por pares.
Cualquiera que sea el conjunto de científicos que realmente pueda afirmar haber llegado primero a este nuevo nivel de teletransportación, es un momento significativo en el campo de las comunicaciones cuánticas, incluso si su uso práctico es limitado por ahora.
El equipo también dice que deberían poder actualizar su sistema en el futuro, tal vez incluso a las alturas vertiginosas de los cuartos (qutrits, con un bit adicional agregado).
"Combinando métodos anteriores de teletransportación de estados compuestos de dos partículas y múltiples grados de libertad, nuestro trabajo proporciona una caja de herramientas completa para teletransportar una partícula cuántica intacta", escriben los investigadores en su papel.
"Esperamos que nuestros resultados allanen el camino para aplicaciones de tecnología cuántica en grandes dimensiones, ya que la teletransportación desempeña un papel central en repetidores cuánticos y redes cuánticas".
La investigación ha sido publicada en Cartas de revisión física.
Una versión de este artículo se publicó por primera vez en agosto de 2019.