Avances en teletransportación cuántica

Un equipo de investigadores ha sido capaz de teletransportar información luz-luz a escala cuántica durante varios años.

En 2006, investigadores del Instituto Niels Bohr lograron teletransportar entre luz y átomos de gas. Ahora, el grupo de investigación ha logrado teletransportar información entre dos nubes de átomos de gas, logrando llevar a cabo teletransportación; no sólo una o un par de veces, sino con éxito todas las veces. Los resultados se publican en la revista científica Nature Physics.
 
«Es un paso muy importante en investigación de información cuántica que ha logrado resultados tan estables que cualquier intento tendrá éxito», dice Eugene Polzik, profesor y director del centro de Quantop de investigación en el Instituto Niels Bohr en la Universidad de Copenhague.
 
Los experimentos se llevaron a cabo en los sótanos del laboratorios del grupo de investigación bajo el Instituto Niels Bohr. Se utilizaron dos recipientes de vidrio, cada uno conteniendo una nube de miles de millones de átomos de gas de cesio.
 
Los dos recipientes de vidrio no están conectados el uno al otro, pero la información se teletransporta de la nube de un recipiente al otro por medio de luz láser. La luz se envía al primer recipiente de vidrio y luego un conocido fenómeno cuántico extraño ocurre: la luz y el gas se entrelazan. El hecho de que sean medios entrelazados demuestra que han establecido un vínculo cuántico; se sincronizan.
 
Ambos recipientes de vidrio están encerrados en una cámara con un campo magnético alrededor y cuando la luz láser (con una longitud de onda específica) incide en los átomos de gas, los electrones más externos de los átomos reaccionan como agujas magnéticas  apuntando en la misma dirección. La dirección puede ser arriba o abajo, y es esta dirección la que compone la información cuántica, de la misma manera que la información de un ordenador se compone de los números 0 y 1.
 
El gas después emite fotones (partículas de luz) que contienen la información cuántica. La luz se envía al otro contenedor de gas y la información cuántica es registrada por un detector. La señal procedente del detector se envía de vuelta al primer recipiente y la dirección de los electrones de los átomos se ajusta en relación a la señal. Esto completa el teletransporte desde el segundo al primer recipiente.
 
Los experimentos se llevaron a cabo a temperatura ambiente, por lo que los átomos de gas se mueven a una velocidad de 200 metros por segundo en el contenedor de vidrio y colisionan constantemente contra la pared de vidrio perdiendo así la información que acaba de ser codificada. Sin embargo, el grupo de investigación ha desarrollado una solución para esto.
 

«Utilizamos un recubrimiento de un tipo de parafina en el interior de la copa  y esto hace que los átomos de gas no pierdan su codificación, incluso si se encuentran con la pared de cristal», explica el profesor Eugene Polzik. Suena como una solución fácil, pero en realidad, desarrollar el método era complicado. Otro elemento del experimento era desarrollar el detector que registrara los fotones. Aquí los investigadores desarrollaron un detector especialmente sensible que es muy eficaz en la detección de fotones. Por tanto, los experimentos funcionaba de modo independiente perfectamente.
 
Pero una cosa es realizar pruebas en un laboratorio y otra muy distinta es aplicarlas en la sociedad en general. En el experimento, la gama del teletransporte es medio metro; apenas impresionante en un mundo donde la información debe ser transportada a todo el mundo en poco tiempo.
 
«El rango de medio metro se debe al tamaño del laboratorio completo», explica Eugene Polzik con una gran sonrisa. «Podríamos aumentar el alcance si tenemos más espacio y, en principio, se podría teletransportar información, por ejemplo a un satélite. Los resultados estables son un paso importante hacia una red de comunicación cuántica del futuro.

La imagen de cabecera muestra al Profesor Eugene Polzik en el Laboratorio de Óptica Cuántica. Al fondo puede verse parte del equipo utilizado y los colaboradores Daniel Salart Subils y Heng Shen, estudiantes de post-doctorado y PhD respectivamente.

Información ampliada:
– Enlace original: Quantum teleportation between atomic systems over long distances (Instituto Nils Bohr).
– Artículo en Nature Physics.
– Noticias y puntos de vista en Nature Physics.