El intercambio de intricación cuántica: una clave de las comunicaciones del futuro

El cálculo, la encriptación y la telecomunicación cuánticas deberían cobrar importancia de ahora en adelante.

Recientemente, un equipo de la Universidad de Ginebra consiguió producir más fácilmente un intercambio de intricación cuántica entre pares de fotones.

El fenómeno de la intricación cuántica ha devenido hoy en día en uno de los emblemas de las extraordinarias características de la mecánica cuántica. Descubierto teóricamente en los años 30 por Einstein y Schrödinger, es la base de la paradoja EPR y del “gato de Schrödinger”.

Dos pares de partículas, como por ejemplo fotones que provienen de la desintegración de una partícula de materia o son emitidos simultáneamente en el momento de una transición atómica particular, como es el caso del célebre experimento de Aspect en 1982, pueden encontrarse en una situación física extraña: la intricación.

Forman entonces un solo sistema físico no separable y toda medida del estado de una de las partículas influye instantáneamente sobre el estado de su compañera, cualquiera que sea la distancia que las separa.

Las implicaciones son profundas porque todo pasa como si fundamentalmente, la realidad fuera de hecho un todo inseparable más allá de las categorías intuitivas del espacio y del tiempo.

No se trata más que de consideraciones teóricas “esotéricas”. La maestría de la intricación de las partículas al nivel cuántico podría pronto darnos la clave de ordenadores mucho más potentes que de los que disponemos actualmente. El mismo fenómeno de la intricación está en la base de la teletransportación cuántica que también podría transformar la tecnología de las telecomunicaciones en un futuro próximo.

Pares de partículas intricadas cuya intricación puede ser cambiada.

Para entender bien lo que hacen los miembros del GAP, siglas de Group of Applied Physics (Grupo de Física Aplicada) de la Universidad de Ginebra, hay que saber qué produce en general los pares de fotones intricados, llamémoslos A y B, a partir de fuentes de luz que emiten paquetes de tales pares de fotones.

Si consideramos dos pares, (A1, A2) y (B1, B2), es entonces posible intricar A1 y B1 efectuando una medida particular y simultánea sobre estos últimos. Producimos entonces uno de los cuatro estados de Bell posibles para dos partículas arbitrarias que pueden existir cada una en dos estados cuánticos, por ejemplo polarización derecha e izquierda para un fotón y un espín alto y bajo para un electrón.

Los colores representan una partícula y la flecha uno de los dos estados posibles. Los corchetes son una representación de un vector de estado en mecánica cuántica en el formalismo de Dirac

© Gianni Blatter

Automáticamente, la formación de un estado de Bell para la medida de A1 y B1, en el cual los fotones están intricados, provoca la intricación a su vez de A2 y B2. Así, realizamos un intercambio de intricación entre los pares iniciales de fotones que eran independientes al principio del experimento. Hablamos de Bell-State Measurement o BSM (Medición del estado de Bell), para cualificar este proceso.

El problema de las fuentes discretas de pares

Nicolás Gisin se hizo célebre hace algunos años con sus pioneros experimentos sobre la teletransportación cuántica y con su grupo llegó a reproducir el fenómeno de intercambio precedente no con fuentes discretas, pero si con fuentes continuas de pares de fotones intricados.

Un experimento de óptica cuántica

© Universidad de Ginebra-GAP

Es importante porque, hasta ahora, había que sincronizar con mucha precisión la emisión de los paquetes de pares de fotones y esto no era fácil. La dificultad radicaba en la realización práctica de un sistema de comunicación cuántica a escala global. Esta dificultad ha sido evitada utilizando una fuente continua y trasladando la exigencia de la sincronización, no a la emisión, si no a la detección.

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Por Xavier Civit para Ciencia Kanija

Autor: Laurent Sacco
Fecha Original: 26 de octubre de 2007
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