El mundo cuántico es a menudo contrario al sentido común. El premio Nobel Richard Feynman dijo una vez: "Creo que puedo decir con seguridad que nadie comprende la mecánica cuántica". La teletransportación cuántica es solo uno de esos fenómenos extraños y aparentemente ilógicos.
En 2017, investigadores de China teletransportaron el objeto al espacio exterior. No era un hombre, ni un perro, ni siquiera una molécula. Fue un fotón. O más bien, información que describe un fotón específico. Pero, ¿por qué se llama teletransportación?
La conclusión es que la teletransportación cuántica tiene poco que ver con la teletransportación como tal. Más bien, se trata de hacer que Internet sea imposible de piratear. Pero antes de pasar directamente a este tema, hablemos de una paradoja.
El brillante físico y autor de Teorías generales y especiales de la relatividad, Albert Einstein, consideraba que la mecánica cuántica era una teoría defectuosa. En 1935, junto con los físicos Boris Podolsky y Nathan Rosen, escribió un artículo en el que definía una paradoja que arroja dudas sobre casi todo lo relacionado con la mecánica cuántica: la paradoja EPR.
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La mecánica cuántica es la ciencia de los aspectos más pequeños del universo: átomos, electrones, quarks, fotones, etc. Revela aspectos paradójicos y a veces contradictorios de la realidad física. Uno de esos aspectos es el hecho de que midiendo una partícula, la "cambias". Este fenómeno se denominó finalmente efecto del observador: el acto de medir un fenómeno lo afecta irremediablemente.
Descripción esquemática de una configuración experimental para la teletransportación de un fotón al espacio exterior / Academia de Ciencias de China.
A menudo, para observar un átomo, brillamos sobre él. Los fotones de esta luz interactúan con la partícula, lo que afecta su posición, momento angular, giro u otras características. En el mundo cuántico, usar fotones para observar un átomo es similar a usar bolas de boliche para contar los pines al final de una bolera. Como resultado, es imposible conocer exactamente todas las propiedades de una partícula, ya que en el proceso de su investigación el observador influye en el resultado.
El efecto del observador a menudo se confunde con la idea de que la conciencia puede de alguna manera influir o incluso crear la realidad. De hecho, este efecto no tiene nada de sobrenatural, ya que no requiere conciencia en absoluto.
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Los fotones que chocan con un átomo producen el mismo efecto de observador independientemente de si se mueven hacia él debido a acciones del lado de la conciencia humana o no. En este caso, "observar" es simplemente interactuar.
No podemos ser observadores externos. En los sistemas cuánticos, una persona siempre participa activamente, difuminando los resultados.
Eso era precisamente lo que no le gustaba a Albert Einstein. Para él, esta ambigüedad inherente indicaba una insuficiencia en la mecánica cuántica que debía eliminarse. El científico creía que la realidad no podía ser tan poco fiable. A esto precisamente se refiere su famosa frase: "Dios no juega a los dados con el Universo".
Y nada ha enfatizado más la debilidad de la mecánica cuántica que la paradoja del entrelazamiento cuántico.
A veces, en una escala cuántica, las partículas pueden interconectarse de tal manera que la medición de las propiedades de una partícula afecta instantáneamente a otra, sin importar qué tan lejos estén. Este es el entrelazamiento cuántico.
Según la teoría de la relatividad de Einstein, nada puede viajar más rápido que la luz. Sin embargo, el entrelazamiento cuántico pareció romper esta regla. Si una partícula se enreda con otra, y cualquier posible cambio que ocurra con una de ellas afecta a la otra, entonces debe haber algún tipo de conexión entre ellas. De lo contrario, ¿cómo pueden influirse entre sí? Pero si esto sucede instantáneamente, a pesar de las distancias, esta conexión debe ocurrir más rápido que la velocidad de la luz, de ahí la paradoja de EPR.
Si intenta medir a través de qué rendija pasa un electrón durante un experimento con dos rendijas, no obtendrá un patrón de interferencia. En cambio, los electrones no se comportarán como ondas, sino como partículas "clásicas".
Einstein llamó a este fenómeno "acción espeluznante a distancia". Todo el campo de la mecánica cuántica le parecía tan endeble como un supuesto entrelazamiento cuántico. Hasta el final de su vida, el físico intentó sin éxito "arreglar" la teoría, pero no salió nada. Simplemente no había nada que arreglar.
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Después de la muerte de Einstein, se demostró repetidamente que la mecánica cuántica es correcta y funciona, incluso si a menudo contradice el sentido común. Los científicos han confirmado que la paradoja del entrelazamiento cuántico es un fenómeno real y, en general, no es una paradoja. A pesar de que el entrelazamiento ocurre instantáneamente, no se puede transferir información entre partículas más rápido que la velocidad de la luz.
¿Cómo se relaciona todo esto con la teletransportación cuántica? Volvamos a nuestro tema. El hecho es que de esta forma todavía se puede transferir información. Esto es exactamente lo que hicieron los investigadores de China en 2017. Aunque se llama "teletransportación", de hecho, los científicos han realizado la transferencia de información entre dos fotones entrelazados.
Cuando un rayo láser se dirige a través de un cristal especial, los fotones emitidos por él se entrelazan. Entonces, cuando se mide un fotón en un par entrelazado, el estado del otro se conoce de inmediato. Si usa sus estados cuánticos como portador de señal, entonces la información se puede transferir entre dos fotones. Esto se ha hecho antes en laboratorios de todo el mundo, pero nunca antes había tenido lugar este proceso a tanta distancia.
Investigadores chinos han enviado un fotón entrelazado a un satélite a 1.400 kilómetros sobre la Tierra. Luego entrelazaron el fotón restante en el planeta con el tercer fotón, lo que le permitió enviar su estado cuántico al fotón en el satélite, copiando así efectivamente el tercer fotón en órbita. Sin embargo, el tercer fotón no se transfirió físicamente al satélite. Solo se transmitió y restauró información sobre su estado cuántico.
Entonces no fue una teletransportación al estilo de Star Trek. Pero el mayor avance en este experimento no fue la teletransportación, sino la comunicación.
Una Internet cuántica basada en partículas entrelazadas sería casi imposible de piratear. Y todo gracias al efecto observador.
Si alguien intenta interceptar una de estas transmisiones cuánticas, en esencia, será un intento de observar la partícula, que, como ya sabemos, la cambiará. Una transmisión comprometida sería inmediatamente visible, ya que las partículas dejarían de estar enredadas o la transmisión se destruiría por completo.
Quantum Internet sería una red de comunicaciones casi 100% segura. Sin acceso a partículas enredadas, nadie podría piratearlo. Y si alguien tuviera acceso a una de las partículas enredadas, lo notaría inmediatamente, ya que la partícula desaparecería, lo que significa que Internet dejaría de funcionar. Así es como puede ser más útil que un dispositivo de teletransportación de fotones.
Los investigadores tuvieron que hacer más de un millón de intentos para entrelazar con éxito poco más de 900 partículas. Dado que los fotones deben atravesar nuestra atmósfera, existe una alta probabilidad de que interactúen con otras partículas, por lo tanto, serán "observados", eliminando el entrelazamiento y completando la transmisión.
La teletransportación cuántica pierde toda la información sobre la partícula original, pero crea una copia idéntica en el otro extremo / & copy; Jim Al-Khalili / Durante la teletransportación cuántica, toda la información sobre la partícula original se pierde, pero se crea una copia idéntica en el otro extremo / Jim Al-Khalili.
¿Algún día, en algún momento del futuro lejano, usaremos esta misma técnica para teletransportar objetos grandes o incluso personas? En teoría, sí. Esto enredaría cada partícula del cuerpo con el mismo número de partículas en el destino. Cada estado y posición de todas sus partículas deberá escanearse y transferirse a otra ubicación. Las partículas en espera se enredarán y aceptarán la información que se les pasa, asumiendo instantáneamente un estado idéntico al de las partículas originales. Esto es esencialmente lo mismo que les sucedió a los fotones en el experimento chino. La única diferencia es que se trata de cada partícula de tu cuerpo.
Sin embargo, no debería alegrarse demasiado. La teletransportación también está sujeta al efecto del observador. Un proceso de escaneo que mide todas sus partículas las cambiaría instantáneamente. Es posible que los cambios fueran desagradables para ti, te convertirías en un limo cuántico irreconocible. Dejarías de existir en el punto original y aparecerías en otro, exactamente igual, pero con un nuevo conjunto de partículas. Pero si sigues siendo tú mismo o no es una cuestión completamente diferente.
Vladimir Guillén
