Teleportación cuántica

A teleportación ou teletransportación é o transporte de materia ou enerxía (en xeral, dunha sinal) entre dous lugares fisicamente separados sen atravesar o espazo físico entre ambos.

A teleportación cuántica distínguese por non transferir partículas dun lugar a outro, senón a información necesaria para preparar un sistema obxectivo no mesmo estado cuántico que o sistema fonte. En moitos casos, como na materia normal a temperatura ambiente, o estado cuántico exacto dun sistema é irrelevante para propósitos prácticos (porque flutúa rápido, non é coherente), e a información necesaria para recrear o sistema é clásica. Nestes casos, a teleportación cuántica pode substituírse pola simple transmisión de información clásica, como a comunicación por radio.

Historia

Diagrama para a teleportación cuntica dun fotón

En 1993, Bennett et al propuxeron que un estado cuántico dunha partícula puidese teletransportarse a outra partícula distante, pero sen mover as partículas. A isto chámaselle teleportación de estado. Foron publicados moitos traballos traballos teóricos e experimentais sobre o tema. Os investigadores cren que a teleportación cuántica é o fundamento do cálculo cuántico e da comunicación cuántica.

En 2008, M. Hotta propuxo que poidera ser posible teletransportar a enerxía aproveitando as flutuacións de enerxía cuántica dun estado do baleiro entrelazado ('entangled') a un campo cuántico. Hai algúns traballos publicados pero non hai comprobación experimental.

En 2014, investigadores da Universidade Técnica Delft nos Países Baixos, demostraron a teleportación de información entre dous qubits entrelazados a tres metros de distancia.

En 2016, Y. Wei demostrou que nunha xeneralización da mecánica cuántica, as propias partículas podían teletransportarse dun lugar a outro. A isto chámaselle teleportación de partículas. Con este concepto, a supercondutividade pódese ver como o teletransporte dalgúns electróns no supercondutor e a superfluidez como o teletransporte dalgúns dos átomos do tubo celular no que se produce. Este efecto non se prevé que se produza na mecánica cuántica estándar.

No 2019 logrouse a teleportación cuántica complexa máis aló dun subespazo bidimensional de múltiples niveis cuantizados de sistemas cuánticos, propondo un esquema para a teleportación dun sistema de moitas dimensións de estados cuánticos fotónicos, amosando a súa eficacia pola teleportación dun qutrit.

Aplicacións e interpretación

Hoxe en día búscanse aplicacións tecnolóxicas para esta propiedade cuántica. Unha delas é a chamada teleportación de estados cuánticos, aínda que parecen existir limitacións importantes ó que se pode conseguir en principio con ditas técnicas, dado que a transmisión de información parece ir ligada á transmisión de enerxía (o cal en condicións superlumínicas implicaría a violación da causalidade relativista).

É preciso entender que a teleportación de estados cuánticos está moi lonxe de parecerse a moitos conceptos de teleportación que se poidan extraer da ciencia ficción e fontes similares. A teleportación cuántica sería máis ben un calco exacto transmitido instantaneamente (dentro das restricións impostas polo principio de relatividade especial) do estado atómico ou molecular dun grupo moi pequeno de átomos. Pódese cavilar que se as dificultades para obter fontes coherentes de materia leptónica son grandes, aínda o serán máis se se trata de obter fontes coherentes de mostras macroscópicas de materia. O estudo dos estados entrelazados ten gran relevancia na disciplina coñecida como computación cuántica, cuxos sistemas definiríanse polo entrelazamento.