- La teletransportación cuántica mueve un estado cuántico a otro.
- Por lo general, con información bidimensional llamada qubits, los científicos pudieron transportar qutrits tridimensionales.
- Estos qutrits podrían permitir que la computación cuántica se expanda a la próxima generación.
Los científicos han teletransportado con éxito un estado cuántico tridimensional. El esfuerzo internacional entre científicos chinos y austriacos podría ser crucial para el futuro de las computadoras cuánticas.
Los investigadores, de la Academia de Ciencias de Austria, la Universidad de Viena y la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, pudieron teletransportar el estado cuántico de un fotón a otro estado distante. El transporte tridimensional es un gran salto adelante. Anteriormente, solo era posible la teletransportación cuántica bidimensional de qubits. Al entrar en una tercera dimensión, los científicos pudieron transportar una unidad más avanzada de información cuántica conocida como "qutrit".
La computación cuántica es diferente de lo que se conoce como computación clásica, que es lo que alimenta los teléfonos y las computadoras portátiles. Estos dispositivos tradicionales almacenan información en bits, que se representan con un 0 o 1 binario. Una buena metáfora es imaginar un círculo, donde cada 0 y 1 están en puntos opuestos. En la computación cuántica, que trata con partículas atómicas y subatómicas, los qubits pueden existir en ambos puntos, así como en cualquier otro lugar del círculo.
Si los bits son solo ceros y unos, y los qubits pueden existir en cualquier lugar entre los ceros y los unos, entonces existe un qutrit en una esfera tridimensional en lo que los científicos llaman un "dos". Un qutrit puede mantener la superposición de tres estados al mismo tiempo, lo que significa que se superpone a tres ondas diferentes al mismo tiempo. El fotón que los científicos pudieron transportar fue de un lugar a otro.
Este tipo de teletransportación cuántica multidimensional se ha teorizado desde la década de 1990, pero en realidad lograrlo es algo completamente diferente.
"Primero, tuvimos que diseñar un método experimental para implementar la teletransportación de alta dimensión, así como para desarrollar la tecnología necesaria", dice Manuel Erhard, del Instituto de Viena de Óptica Cuántica e Información Cuántica de la Academia de Ciencias de Austria en un comunicado de prensa. .
En la computación cuántica, las partículas que interactúan o comparten proximidad espacial de una manera que no pueden describirse por separado se denominan enredadas. La forma más simple de enredo cuántico se conoce como un estado de Bell, llamado así por el físico irlandés del norte John Stewart Bell, y es crucial para comprender la teletransportación cuántica. Un desafío importante para los científicos fue crear un estado de Bell no con un qubit, sino con el qutrit más complejo.
Para hacerlo, crearon un "divisor de haz multipuerto, que dirige los fotones a través de varias entradas y salidas y conecta todas las fibras ópticas", según el comunicado de prensa. "Además, los científicos utilizaron fotones auxiliares; estos también se envían al divisor de haz múltiple y pueden interferir con los otros fotones".
La interferencia cuántica requiere otro salto de imaginación. Si un fotón puede existir en dos lugares al mismo tiempo, gracias al concepto de superposición, entonces es posible que el fotón interfiera consigo mismo u otros fotones. Al enviar fotones auxiliares como interferencia, los científicos pudieron despejar un carril para el transporte de los qutrits.
Es algo complejo para un solo fotón. Pero los científicos insisten en que más allá del titular de la teletransportación, trabajar con qutrits es crucial para lidiar con cantidades cada vez mayores de información. "Este resultado podría ayudar a conectar las computadoras cuánticas con capacidades de información más allá de los qubits", dice Anton Zeilinger, físico cuántico de la Academia de Ciencias de Austria y la Universidad de Viena, en un comunicado de prensa.
El proceso, como señaló Scientific American a principios de este mes, también podría ser un método de encriptación. Cualquier interferencia externa con el proceso complejo lo alteraría fundamentalmente, revelando así un intento de subterfugio.
"Los fundamentos para los sistemas de redes cuánticas de próxima generación se basan en nuestra investigación fundamental de hoy", dice Jian-Wei Pan, de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China.
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