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01 febrero 2021

Teletransportación cuántica: Mitos y realidades

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La Teletransportación Cuántica es una técnica para transmitir información cuántica desde una ubicación de origen a un destino localizado a determinada distancia. Aunque en la ciencia ficción la teletransportación suele emplearse en referencia a la transferencia de objetos físicos entre distintas ubicaciones, en la teletransportación cuántica el objeto transmitido es información cuántica. [1]

Por primera vez, un equipo de científicos e investigadores ha conseguido ejecutar con éxito una teletransportación cuántica estable a larga distancia, consistente en la transmisión instantánea de un conjunto de qubits (esto es de bits cuánticos, las unidades básicas de información cuántica). El equipo conjunto, del que forma parte el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, realizó una demostración de teletransportación a larga distancia de qubits de fotones (quanta de luz) con una fidelidad de superior 90%: los qubits fueron teletransportados a una distancia de 44 kilómetros a través de una red de fibra óptica utilizando detectores de fotón único de última generación, así como otros equipos estándar. [5]

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Un punto importante a tener en cuenta es que la teletransportación cuántica consiste realmente en la transmisión de estados cuánticos desde una ubicación a otra gracias al entrelazamiento cuántico, un fenómeno en virtud del cual dos partículas entrelazadas permanecen unidas por una fuerza invisible, una fuerza a la que Albert Einstein se refería con su célebre “acción fantasmagórica a distancia”. Independientemente de la distancia que las separe, dos partículas “entrelazadas” son capaces de transmitir la información que comparten. En estos procesos, el emisor desconoce tanto la ubicación del destinatario como el estado cuántico que se va a transmitir.

Compartiendo estos qubits cuánticos, las unidades básicas de la computación cuántica, los investigadores confían en ser capaces de crear redes de ordenadores cuánticos que permitan compartir información a velocidades ultrarrápidas. Pero mantener la estabilidad de estos flujos de información a gran distancia se está revelando como una tarea extremadamente difícil debido a los cambios en el entorno, incluido el ruido. Los investigadores están tratando de replicar un sistema de esta naturaleza a gran escala utilizando tanto el entrelazamiento para transmitir información y sistemas de memoria cuántica para almacenarla.[5]

En este mismo frente, los científicos han podido avanzar en sus investigaciones sobre tecnología cuántica gracias al desarrollo de un chip que podría utilizarse a mayor escala para construir el simulador cuántico del futuro, gracias a un nano chip capaz de producir suficientes fotones codificados con información cuántica para aplicar la tecnología a mayor escala. Este chip, de un tamaño inferior a la décima parte del grosor del cabello humano, permitiría a los científicos alcanzar la “supremacía cuántica” – esto es, desarrollar un dispositivo cuántico capaz de resolver una determinada tarea de computación más rápido que el superordenador más potente del mundo. [6]

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Los investigadores confían en ser capaces de crear redes de ordenadores cuánticos que permitan compartir información a velocidades ultrarrápidas. Fuente: Unsplash 

ENTRELAZAMIENTO CUÁNTICO

En virtud del fenómeno de entrelazamiento cuántico, aquellas partículas que hayan interactuado en algún momento retienen un tipo de conexión y pueden entrelazarse formando pares, un proceso que se conoce como correlación. Dos partículas entrelazadas giran en sentido contrario, por lo que conociendo en qué dirección gira una se puede saber en qué dirección gira la otra. El entrelazamiento cuántico permite a qubits separados por distancias increíbles interactúen instantáneamente entre sí (sin estar limitados por la velocidad de la luz). Independientemente de la distancia que separe a las partículas correlacionadas, permanecen entrelazadas en tanto permanezcan aisladas.[2]

TELETRANSPORTACIÓN CUÁNTICA: ALLANANDO EL CAMINO PARA UN INTERNET CUÁNTICO

En julio, el Departamento de Energía de los EEUU publicó su estrategia para desarrollar la primera red de internet cuántico, que conectaría a diferentes Laboratorios Nacionales dentro de su territorio nacional.  El Internet cuántico haría posible transmitir grandes volúmenes de datos a gran distancia a velocidades superiores a la de la luz.  Es fácil imaginar la cantidad de aplicaciones que podrían beneficiarse de este nivel de inmediatez.

It is expected that large organizations will rely on the quantum internet to safeguard data, but that individual consumers will continue to use the classical internet. 
Se espera que las grandes empresas utilicen el internet cuántico para salvaguardar datos. Fuente: Unsplash

La informática tradicional codifica los datos utilizando ceros y unos. En el caso de la información cuántica, estos ceros y unos se superponen simultáneamente. Para desarrollar la infraestructura del Internet cuántico hará falta que académicos, investigadores y profesionales de diversos campos tecnológicos sean capaces de construir los dispositivos cuánticos necesarios, como routers, repetidores, gateways y hubs, entre otros. Nacerá un sector completamente nuevo, basado en la idea de que el Internet cuántico coexistirá con el ecosistema actual de empresas que tenemos en el Internet actual.

El “Internet tradicional”, esto es, Internet tal y como lo conocemos hoy por hoy, seguiría existiendo. Se espera que las grandes empresas utilicen el internet cuántico para salvaguardar datos, mientras que el consumidor particular seguirá utilizando el internet clásico.

Según los expertos, el sector financiero se beneficiará del internet cuántico a la hora de blindar sus transacciones online. También cabe esperar que los sectores de la salud y el sector público se vean beneficiados. Además de ofrecer una experiencia de Internet más rápida y segura, la computación cuántica permitirá a las organizaciones mejorar en la resolución problemas complejos, como la gestión de la cadena de suministro. Además, acelerará el intercambio de grandes volúmenes de datos y la ejecución de experimentos de detección a gran escala en astronomía, descubrimiento de materiales y ciencias de la vida. [2]

Ahmed Banafa, Autor de los libros:

Secure and Smart Internet of Things (IoT) Using Blockchain and AI

Blockchain Technology and Applications

Referencias:

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_teleportation

[2] https://www.linkedin.com/pulse/quantum-internet-explained-ahmed-banafa/

[3] https://futurism.com/researchers-achieve-first-sustained-long-distance-quantum-teleportation

[4] https://ronnyeo.wordpress.com/2008/05/02/teleportation-quantum-entanglement/

[5] https://www.designboom.com/technology/nasa-long-distance-quantum-teleportation-12-22-2020/

[6] https://www.siliconrepublic.com/machines/quantum-computing-fermilab

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