FÍSICA | Mecánica cuántica

Primera teleportación entre luz y materia

De la ficción científica a la realidad. Ése es el camino que está recorriendo a paso largo en los últimos años la teleportación cuántica, el traspaso de propiedades físicas (el color, la velocidad, la polarización) entre elementos distantes entre sí. Primero se demostró entre fotones, luego entre átomos y ahora se ha demostrado por primera vez entre fotones y átomos, es decir, entre luz y materia. El trabajo es fruto de la colaboración entre el grupo de Ignacio Cirac (Instituto Max Planck de Óptica Cuántica en Alemania) y el de Eugene Polzik (Instituto Niels Bohr en Dinamarca). "Conseguimos teleportar el estado cuántico de hasta 500 fotones a varios billones de átomos", explica Cirac desde Alemania. "Hasta ahora se han realizado varios experimentos en los que se han teleportado propiedades de objetos. Los primeros hacia 1997 y se teletransportó el estado de un fotón (de luz) a otro que estaba a unos metros. Más tarde se hizo a mayores distancias, llegando a varios kilómetros. El año pasado se hizo por primera vez con materia: se teletransportó el estado de un átomo a otro, que estaba a 10 micras de distancia".

"En nuestro experimento", continúa Cirac, "hacemos tres cosas nuevas: primero, teletransportar las propiedades de un objeto a otro de distinta naturaleza, esto es, de luz a materia; segundo, hay un número muy grande (billones) de átomos implicados, y, tercero, la distancia es de medio metro".

En su trabajo, publicado en Nature, Polzik y Cirac agradecen la colaboración del Instituto de Ciencias Fotónicas (Icfo) de Barcelona, donde germinó la idea del experimento. Su director, Lluis Torner, comenta: "El experimento demuestra por primera vez la teleportación cuántica entre fotones que transportan información y memorias cuánticas que la conservan momentáneamente en nubes de átomos ultrafríos. Constituye un avance clave para la implementación de prototipos de redes cuánticas, que necesitan repetidores separados entre sí. Cirac es uno de los líderes mundiales en redes cuánticas, y Polzik lo es en las memorias". En el Icfo se sigue una línea similar de investigación, a cargo de Juergen Eschner, para conseguir crear un estado entrelazado cuánticamente de dos átomos individuales separados más de un metro. En el mismo sentido que Torner comenta Cirac: "El teletransporte entre átomos y luz es una herramienta muy importante si queremos realizar comunicación cuántica a largas distancias. Hasta ahora se puede hacer hasta unos 100 kilómetros y la mejor forma de llegar a distancias mayores sería usando repetidores cuánticos basados en este experimento".

El experimento se basa en la creación de un estado de entrelazamiento entre un rayo de luz láser y átomos de cesio, en presencia de un campo magnético. Lo que se transmite son las propiedades de un pulso de luz láser más débil que el primero desde su origen al conjunto de átomos.

Otros especialistas -Mikhail Lukin y Matthew Eisaman- recuerdan en la misma revista que la teleportación es un elemento clave en los sistemas de criptografía cuántica y en la computación cuántica tolerante a fallos, elementos todos ellos de los futuros sistemas cuánticos de información. Aunque señalan que falta bastante para hacer prácticos estos sistemas, alaban el trabajo: "Demuestra tanto nueva física espectacular como un grado excepcional de control cuántico sobre la luz y la materia", dicen.

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