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La teletranspotación cuántica en cinco minutos

Teletransporte de un estado cuántico a 25 km

Actualidad Informática. Teletransporte de un estado cuántico a 25 km. Rafael Barzanallana

Físicos de la Universidad de Ginebra  (Suiza) han logrado teletransportar el estado cuántico de un fotón a un cristal a más de 25 kilómetros de fibra óptica.

El experimento, llevado a cabo en el laboratorio del profesor Nicolas Gisin, pulveriza el récord anterior de seis kilómetros alcanzado hace diez años por el mismo equipo, UNIGE. El paso de la luz en la materia, utilizando el teletransporte de un fotón a un cristal, muestra que en la física cuántica la composición de una partícula no es importante, sino más bien su estado, ya que este puede existir y persistir fuera de diferencias tan extremas como aquellas que distinguen la luz de la materia. Los resultados obtenidos por Félix Bussières y sus colegas se presentan en la última edición de Nature Photonics.

Los últimos experimentos han permitido comprobar que el estado cuántico de un fotón se puede mantener mientras se transporta a un cristal,  sin contacto directo. Uno tiene que imaginar el cristal como un banco de memoria para almacenar la información del fotón; este último se transfiere a través de estas distancias utilizando el efecto de la teleportación.

Más de 25 kilómetros

El experimento no sólo representa un notable logro tecnológico sino también un avance espectacular en las posibilidades continuamente sorprendentes que ofrece la dimensión cuántica. Al tomar la distancia de 25 km de fibra óptica, los físicos de UNIGE han superado significativamente su propio récord de seis kilómetros, distancia alcanzada durante la primera teletransportación a larga distancia alcanzada por el profesor Gisin y su equipo en 2003.

Memoria Después de triangulación

Entonces, ¿qué es exactamente esta prueba de entrelazamiento cuántico y sus propiedades? Se tienen que imaginar dos fotones entrelazados, en otras palabras, dos fotones inextricablemente vinculados en el nivel inferior de sus estados conjuntos. Uno es propulsado a lo largo de una fibra óptica (25 km), pero no el otro, que se envía a un cristal. Es como un juego de billar, con un tercer fotón que golpea el primero que hace desaparecer a los dos. Los científicos miden esta colisión. Pero la información contenida en el tercer fotón no se destruye -por el contrario, encuentra su camino hacia el cristal que también contiene el segundo fotón entrelazado.

Por lo tanto, como Félix Bussières autor principal de esta publicación explica, se observa «que el estado cuántico de los dos elementos de luz, estos dos fotones entrelazados que son como dos hermanos siameses, es un canal que permite a la teletransportación de la luz en la materia» .

A partir de ahí, hay un pequeño paso para concluir que, en física cuántica, el estado tiene prioridad sobre el «vehículo» – en otras palabras, las propiedades cuánticas de un elemento trascienden a las propiedades físicas clásicas. Un paso que tal vez ahora uno puede tomar.

Fuente: Quantum teleportation from a telecom-wavelength photon to a solid-state quantum memory, Nature Photonics, DOI: 10.1038/nphoton.2014.215

Teleportación cuántica de fotones

Actualidad Informática. Teleportación cuántica de fotones. Rafael Barzanallana. UMU

Gracias a una tecnología híbrida, es posible realizar una transmisión muy fiable de bits cuánticos fotónicos, como se ha demostrado en un experimento cuyos resultados han sido analizados cuidadosamente.Mediante el entrelazamiento cuántico de campos de luz separados en el espacio, unos investigadores japoneses y alemanes han conseguido teleportar qubits (bits cuánticos) fotónicos con notable fiabilidad. Esto significa que se ha logrado dar un paso decisivo una década y media después de los primeros experimentos en el campo de la teleportación óptica. El éxito del experimento llevado a cabo en la ciudad japonesa de Tokio es atribuible al uso de una técnica híbrida en la cual se han combinado dos enfoques tecnológicos conceptualmente distintos y que antes se consideraban del todo incompatibles.En la teleportación cuántica se transfieren estados cuánticos arbitrarios desde un emisor, a quien aquí podemos referirnos como Isabel, hasta un receptor, a quien podemos llamar Miguel, que está alejado en el espacio. Esto requiere que Isabel y Miguel inicialmente compartan un estado de entrelazamiento cuántico a través del espacio que les separa, un entrelazamiento cuántico que puede por ejemplo estar en la forma de fotones entrelazados cuánticamente.

La teleportación cuántica es de importancia fundamental para el procesamiento de información cuántica (la base de la computación cuántica) y la comunicación cuántica. Los fotones son particularmente valiosos como portadores de información ideales para la comunicación cuántica, ya que se les puede usar para transmitir señales a la velocidad de la luz. Un fotón puede representar un bit cuántico, al que se llama abreviadamente «qubit» y que es comparable a un dígito binario (bit) de un sistema clásico de procesamiento de información.

Los primeros intentos de teleportar fotones (partículas de luz) individuales fueron realizados por el físico austriaco Anton Zeilinger. Desde entonces, se han realizado varios experimentos relacionados con este concepto. Sin embargo, la teleportación de bits cuánticos fotónicos utilizando métodos convencionales ha demostrado tener limitaciones debido a deficiencias experimentales y dificultades con principios fundamentales.

En la teleportación cuántica determinista de un bit cuántico fotónico, cada qubit que vuela desde la izquierda y hacia dentro del teleportador, sale de éste por el lado derecho y con una pérdida de calidad de tan sólo un 20 por ciento, un valor que no se puede alcanzar bajo condiciones clásicas, o sea sin entrelazamiento cuántico.
Lo que hace que el experimento realizado en Tokio sea tan diferente es el uso de una técnica híbrida. Con su ayuda se ha logrado la teleportación cuántica completamente determinista, y de fiabilidad bastante buena, de qubits fotónicos. La precisión de la transferencia fue de entre un 79 y un 82 por ciento para cuatro qubits diferentes. Además, se teleportaron los qubits con una eficiencia mucho mayor que en experimentos anteriores, incluso con un grado bajo de entrelazamiento cuántico.El concepto de entrelazamiento cuántico fue formulado por primera vez por Erwin Schrödinger, y describe una situación en la que dos sistemas cuánticos, como por ejemplo dos partículas de luz, están en un estado conjunto, por lo que sus comportamientos son mutuamente dependientes a un nivel mayor del que es posible normalmente (bajo condiciones clásicas). En el experimento de Tokio, se consiguió el entrelazamiento continuo mediante la estrategia de entrelazar muchos fotones en «parejas». Los experimentos previos sólo tuvieron un fotón entrelazado cuánticamente con otro fotón, una solución menos eficiente.»El entrelazamiento de fotones funcionó muy bien en el experimento realizado en Tokio, prácticamente al pulsar un botón, tan pronto como el láser se encendía», destaca el profesor Peter van Loock de la Universidad Johannes Gutenberg en Maguncia, Alemania. Como físico teórico, van Loock asesoró a los físicos experimentales del equipo de investigación dirigido por el profesor Akira Furusawa, de la Universidad de Tokio, sobre cómo podían realizar más eficientemente el experimento de teleportación para poder lograr el éxito de la teleportación cuántica. Este entrelazamiento continuo se logró con la ayuda de «luz comprimida».

Fuente: resolviendo.co

Teletransporte cuántico mediante satélites, aplicable a internet

Actualidad Informática. Teletransporte cuántico mediante satélites. Rafael Barzanallana. UMU

El chino Jian-Wei Pan estudió los secretos del teletransporte cuántico sin cables en el laboratorio del austríaco Anton Zeilinger. El 8 de agosto de 2012 publicó en Nature su récord de 92 km de distancia en China, pero le duró muy poco, fue superado el 5 de septiembre por su maestro, quien alcanzó 144 km en las Islas Canarias. La única posibilidad de lograr una distancia aún mayor es utilizar un satélite.

El objetivo de Pan y Zeilinger a largo plazo es lograr una internet cuántica que conecte todo el globo terrestre, similar a la internet convencional. Por supuesto, aún quedan muchas décadas para lograrlo. Sin embargo, el teletransporte cuántico vía satélite podría abrir una puerta a ciertos tests del efecto de la gravedad en el teletransporte cuántico, lo que podría aportar cierta información sobre la gravedad cuántica [nos los cuentan Giovanni Amelino-Camelia, Lee Smolin y varios colegas].

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Francis (th)E mule Science’s News

Teleportación: La carrera espacial cuántica

Récord en el teletransporte cuántico obtenido en Canarias en una distancia de 143 km

Actualidad Informática. Récord en el teletransporte cuántico obtenido en Canarias en una distancia de 143 km. Rafael Barzanallana. UMU

El grupo del austríaco Anton Zeilinger ha logrado un nuevo récord de distancia en el teletransporte de un estado cuántico, nada más y nada menos que 143 km entre las islas de Tenerife y La Palma, en las Islas Canarias. Como muchos ya sabréis, el teletransporte cuántico no tiene nada que ver con el teletransporte de las películas de Star Trek y similares. Solo se puede transportar el estado cuántico de un sistema cuántico a otro, siendo necesario transportar previamente uno de dichos sistemas. Además, el teletransporte cuántico no permite enviar información más rápido que la velocidad de la luz, pues para realizar el teletransporte es necesario enviar por un canal clásico cierta información clásica sobre el estado transportado, así que no se puede lograr un comunicador ansible  (“Comunicador Instantáneo Filóticos Parallax”) como los de la Saga de Ender de Orson Scott Card. ¿Para qué sirve entonces el teletransporte cuántico? Para implementar ciertos protocolos de comunicación cuántica segura (que permiten saber cuándo hay un espía en al comunicación) y para implementar ciertos algoritmos cuánticos. Nada espectacular para algunos, pero cosas muy importantes para los especialistas. El artículo técnico es Xiao-song Ma et al., “Quantum teleportation using active feed-forward between two Canary Islands,” Nature, Published online 05 September 2012 [arXiv:1205.3909].

Ampiar en: Francis (th)E mule Science’s News

Físicos logran récord de distancia para teletransporte

Actualidad Informática. Físicos logran récord de distancia para teletransporte de fotones. Rafael Barzanallana

La habilidad de teletransportar fotones a través de 100 kilómetros de espacio libre abre el camino para las comunicaciones por satélite cuánticas mediante satélites.

La teleportación es la extraordinaria capacidad de transferir objetos de un lugar a otro sin tener que viajar a través del espacio intermedio. La idea no es que el objeto material es transportado, sino la información que lo describe. Esto puede ser aplicado a un objeto similar en una nueva ubicación que efectivamente toma la nueva identidad.

Y no es en los medios de cienciaficción. Los físicos han teletransportado fotones desde el año 1997 y la técnica es ahora estándar en los laboratorios de óptica en todo el mundo.

El fenómeno que hace que esto sea posible es conocido como entrelazamiento cuántico, el vínculo profundo y misterioso que se produce cuando dos objetos cuánticos comparten la misma existencia y, sin embargo están separados en el espacio.

La teleportación resulta ser de gran utilidad. Dado que la información teletransportada no viaja a través del espacio intermedio, no puede acceder a ella  en secreto un espía.

Por esa razón, la teletransportación es la tecnología que permite detrás de la criptografía cuántica, una forma de enviar la información de forma cercana al secreto perfecto.

Por desgracia, los fotones entrelazados son objetos frágiles. No pueden viajar más allá de un kilómetro más o menos en fibras ópticas  porque los fotones terminan interactuando con el vidrio que rompe el entrelazamiento. Esto limita seriamente la utilidad de la criptografía cuántica.

Sin embargo, los físicos han tenido más éxito con fotones teletransportados a través de la atmósfera. En 2010, un equipo chino anunció que había teletransportado fotones individuales a una distancia de 16 kilómetros.Práctico pero no exactamente estremecedor.

Ahora el mismo equipo dice que ha batido este récord. J. Yin de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China en Shanghai, y otros compañeros afirman que han teletransportado fotones entrelazados a una distancia de 97 kilómetros a través de un lago en China.

Eso es una hazaña impresionante por varias razones. El truco que  han perfeccionado es encontrar una manera de utilizar un láser de 1.3 vatios, y unas ópticas de lujo para transmitir la luz y recibirla.

Inevitablemente, los fotones se pierden y el entrelazamiento se destruye en ese proceso. Las imperfecciones en la óptica y la turbulencia del aire son causa de algunas de estas pérdidas, pero el mayor problema es la ampliación del haz (hicieron el experimento a una altitud de unos 4000 metros). Puesto que el haz se propaga, a medida que viaja, muchos de los fotones simplemente pierden el objetivo por completo.

Así que el avance más importante que han hecho es desarrollar un mecanismo de dirección mediante un láser de guía que mantiene la precisión del haz en el blanco. Como resultado, fueron capaces de teletransportar más de 1100 fotones en cuatro horas a una distancia de 97 kilómetros.

Así que  tienen claramente la vista puesta en la posibilidad de un satélite con criptografía cuántica, que proporcionaría ultra-comunicaciones seguras en todo el mundo. Eso está en marcado contraste con los pocos kilómetros que son posibles con equipos comerciales de  criptografía cuántica.

Por supuesto, las tasas de transmisión de datos probablemente serán lenta y la rápida aparición de tecnología de repetidores cuánticos lograrán extender el alcance de la base en tierra de la criptografía cuántica a fin de poder llegar a todo el mundo, al menos en principio.

Sin embargo, una idea, basada en satélites del sistema de seguridad puede ser una pieza útil del equipo para tener en el techo de una embajada o distribuidos entre las fuerzas armadas.

 

Teletransportan fotones 144 km

Un equipo de científicos austríacos, liderado por el conocido físico Anton Zeilinger, ha batido un nuevo récord al conseguir transferir fotones entrelazados entre las islas españolas de La Palma y Tenerife, a 144 kilómetros de distancia, sin ningún tipo de conexión.

Así informó la televisión pública austríaca ORF, destacando que el «teletransporte» se efectuó «simplemente a través del aire».

Según los científicos, el experimento supone un importante paso adelante para la criptografía cuántica a través de satélite.

El fenómeno de la física cuántica se basa en que dos partículas entrelazadas, es decir, que comparten el mismo estado cuántico, mantienen su vínculo mutuo a cualquier distancia.

Los experimentos de Zeilinger se basan en el fenómeno de los «fotones cruzados», descrito por el premio Nobel Albert Einstein por su «efecto fantasmagórico a distancia».

Zeilinger y su equipo de la Universidad de Viena llevan años trabajando en este campo con resultados innovadores que, entre otros, pueden aplicarse a la codificación de mensajes totalmente resistentes a cualquier intento de descifrado.

Con ello, se permitiría la transmisión de datos segura, ya que cualquier interferencia para leer el código tendría un impacto inmediato en todo el sistema.

En 1997 Zeilinger fue el primero en demostrar el teletransporte cuántico en Viena, entre las dos orillas del río Danubio y, a partir de entonces, fue aumentando el número de fotones entrelazados y la distancia cubierta.

Ya en 2007, Zeilinger había demostrado que es posible enviar fotones entrelazados entre La Palma y Tenerife, pero entonces sólo se envío un fotón, mientras la partícula compañera quedó en La Palma.

Ahora, el equipo de científicos del Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica (IQOQI) de la Academia Austríaca de las Ciencias (u00D6AW) y de la Facultad de Física de la Universidad de Viena logró enviar a ambos fotones entre las islas.

Ahora, el sexagenario y renombrado profesor sueña con usar satélites para desarrollar la criptografía cuántica.

En ese sentido, el siguiente objetivo es emplear la Estación Espacial Internacional (ISS) como laboratorio desde el que teletransportar fotones.

Aunque los 144 kilómetros entre las dos islas es una distancia menor a la altura en la que se encuentra la ISS, los científicos creen estar muy cerca de poder lograr su objetivo porque la densidad de las moléculas de la atmósfera se reduce considerablemente con la altura.

Fuente:  informacion.es

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