Potente impulso al Internet cuántico

Científicos británicos y daneses han conseguido la teleportación cuántica entre dos chips fotónicos de silicio, otorgando un fuerte impulso al Internet cuántico y a la computación cuántica basada en la luz.

Fue en 1993 cuando se descubrió que el estado cuántico  de un objeto, es decir, su estructura más elemental, podía en teoría ser objeto de teleportación.

Este descubrimiento llevó a la suposición de que una entidad muy pequeña podía ser transportada de un lugar a otro sin moverse de su posición original.

En realidad, de lo que se ha hablado siempre es de transportar la esencia última, y no la materia en sí del objeto, que permanece inamovible.

La comprobación experimental de esta suposición ocurrió en 1997: la teleportación devino posible, siempre que se hable de partículas cuánticas no separadas entre sí no más de un metro.

La mayor teleportación cuántica de la historia se consiguió en 2005, cuando el equipo del profesor Nicolas Gisin, de la Universidad de Ginebra, transfirió las propiedades de un fotón a otro fotón que estaba distante dos kilómetros.

En 2012 se produjo otro record en este proceso, cuando un equipo de físicos de la Universidad de Viena y de la Academia Austriaca de las Ciencias llevó a cabo una teleportación cuántica a una distancia récord de 143 kilómetros, entre las islas de La Palma y Tenerife, tal como informamos en otro artículo.

A partir de estos desarrollos, se ha conseguido la teleportación cuántica a distancias variables, incluso desde el espacio (1.200 kilómetros), y bajo el agua, culminando este proceso con la teleportación cuántica de forma segura dentro de un diamante, ocurrida en 2019.

Ahora entre chips

Una nueva proeza tecnológica se ha conseguido ahora en este campo: científicos de la Universidad de Bristol y de la Universidad Técnica de Dinamarca han conseguido por primera vez la teleportación cuántica entre dos chips de ordenador.

Con este resultado se sube un escalón importante, ya que se habla de teleportación entre dos circuitos electrónicos integrados, cada uno de ellos con algunos milímetros cuadrados de superficie.

Estos científicos consiguieron enviar información de un chip a otro instantáneamente, sin que existiera conexión física o electrónica entre ambos circuitos.

Como en todas las ocasiones en que se ha conseguido la teleportación, esta vez la base de este resultado ha sido el entrelazamiento cuántico, una propiedad única de las partículas elementales.

Cuando dos partículas elementales (por ejemplo fotones) se entrelazan y se funden durante un tiempo, mantienen un vínculo incomprensible, incluso si se separan y están muy distantes entre sí.

Cualquier actuación en una de ellas se reflejará al instante en su pareja, sin necesidad de cable alguno: la información se replica en la otra partícula. La teleportación es espontánea.

Entrelazamiento de calidad

Y esto es lo que han hecho los científicos de Bristol y Dinamarca: generaron pares de fotones entrelazados y los colocaron en dos chips fotónicos de silicio programables.

A continuación, alteraron el estado de uno de los fotones y los cambios aparecieron instantáneamente en el fotón entrelazado que estaba en el otro chip.

La novedad de este experimento es que, si anteriormente se había conseguido la teleportación cuántica dentro de un mismo chip, entre electrones que formaban parte de un mismo circuito, ahora se ha obtenido la teleportación entre electrones situados en dos chips diferentes.

Dan Llewellyn, coautor del estudio, explica en un comunicado que han conseguido un entrelazamiento cuántico de calidad entre dos chips en los que los fotones compartían un solo estado cuántico, que fue el objeto de la teleportación.

Según los artífices de esta investigación, el resultado contribuirá al desarrollo del Internet cuántico,  basado en la teleportación cuántica de información, que impide cualquier intento de interceptación de los mensajes porque la información ( cada cúbit) no recorre ningún trayecto, así como a la computación cuántica basada en la luz (óptica).

El éxito obtenido en laboratorio de esta teleportación entre chips ha sido del 91% y, según los investigadores, permitirá utilizar el entrelazamiento cuántico de hasta cuatro fotones juntos para potenciar la velocidad de procesamiento de información y la seguridad de esta nueva forma de telecomunicación.

Referencia

Chip-to-chip quantum teleportation and multi-photon entanglement in silicon. Llewellyn, D., Ding, Y. et al. Nat. Phys. (2019) doi:10.1038/s41567-019-0727-x