Teletransportación

Investigadores en China han teletransportado un fotón desde el suelo a un satélite que orbita a más de 500 kilómetros por encima

Un cohete Long March 2D despegó del Centro de Lanzamiento de Satélites Jiuquan en el desierto de Gobi llevando un satélite llamado Micius, que lleva el nombre de un antiguo filósofo chino que murió en 391 a. C. El cohete colocó a Micius en una órbita sincrónica al Sol para que pase sobre el mismo punto en la Tierra a la misma hora todos los días.

Micius es un receptor de fotones altamente sensible que puede detectar los estados cuánticos de fotones individuales disparados desde el suelo. Eso es importante porque debería permitirles a los científicos probar los bloques de construcción tecnológicos para varias hazañas cuánticas como el entrelazamiento, la criptografía y la teletransportación.

"Teletranspotación"
China ha hecho una realidad la teletransportación de la tierra al espacio

El equipo de Micius anunció los resultados de sus primeros experimentos. El equipo creó la primera red cuántica de satélite a tierra, en el proceso rompiendo el récord de la distancia más larga sobre la que se ha medido el enredo. 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 apuntan en el espacio y comparten la misma existencia. En términos técnicos, se describen con la misma función de onda.

Lo curioso del enredo es que esta existencia compartida continúa incluso cuando los fotones están separados por grandes distancias. Entonces, 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 adquiere 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 de la Tierra. La teleportación es un bloque de construcción para una amplia gama de tecnologías. “El teletransporte a larga distancia ha sido reconocido como un elemento fundamental en protocolos tales como redes cuánticas a gran escala y computación cuántica distribuida”, dice el equipo chino.

En teoría, no debería haber una distancia máxima para hacer esto. Pero el enredo 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 enredo. Como resultado, la distancia sobre la que los científicos midieron el enredo o la teletransportación está severamente limitada. “Los experimentos previos de teletransportación entre lugares distantes se limitaron a una distancia del orden de 100 kilómetros, debido a la pérdida de fotones en las fibras ópticas o en los canales terrestres del espacio libre”, 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 estableció su estación de tierra 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 sobre la cabeza.

Para realizar el experimento, el equipo chino creó pares de fotones entrelazados en el suelo a una velocidad de aproximadamente 4.000 por segundo. Luego enviaron uno de estos fotones al satélite, que pasó todos los días a la medianoche. Mantuvieron el otro fotón en el suelo. Finalmente, midieron los fotones en el suelo y en la órbita para confirmar que el enredo estaba teniendo lugar, y que pudieron 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 fotones individuales desde un observatorio terrestre a un satélite de órbita terrestre baja, a través de un canal ascendente, con una distancia de hasta 1400 km”, dice el equipo chino.

Esta es la primera vez que un objeto ha sido teletransportado de la Tierra a la órbita, y destruye el registro de la distancia más larga para el enredo. Es un trabajo impresionante que prepara el escenario para objetivos mucho más ambiciosos en el futuro. “Este trabajo establece el primer enlace ascendente de satélite a satélite para la teletransportación cuántica fiel y de larga distancia, un paso esencial hacia la Internet cuántica a escala global”, dice el equipo. También muestra el dominio y liderazgo obvio de China en un campo que, hasta hace poco, estaba liderado por Europa y los Estados Unidos-Micius seguramente habría quedado impresionado. Pero una pregunta importante ahora es cómo responderá Occidente.

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