Interpretación artística del satélite Micius, enviando pares de fotones a la superficie terrestre

El pasado mes de junio, un equipo de investigadores chinos batió el récord de teleportación cuántica con una distancia récord de 1.200 km. Ahora, ese mismo equipo ha vuelto a hacer historia con algo que parece ciencia-ficción: la primera teleporactión de una partícula a un satélite en órbita.

El proyecto comenzó el pasado año con el lanzamiento de Micius, un satélite en órbita geosincrónica (que pasa todos los días sobre los mismos puntos) capaz de generar, detectar y emitir pares entrelazados de fotones.

En un primer experimento, Micius se convirtió en la pieza clave para batir el récord de teleportación cuántica. El equipo chino logró un entrelazamiento de fotones entre dos estaciones de recepción separadas 1.200 kilómetros entre sí. Mediante un láser ultravioleta y un sistema de lentes, Micius creaba pares de fotones entrelazados y los envíaba hacia las estaciones a un ritmo de 5,9 pares por segundo. Solo uno de cada seis millones de fotones dio resultado positivo, pero sigue siendo un éxito rotundo.

Teletransportar un fotón al espacio

Un nuevo experimento ha añadido dos espectaculares funciones a Micius: teletransportar partículas y teletransportar claves de cifrado cuántico.

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La teleportación cuántica no desplaza materia o energía en el sentido en que lo solemos ver en la ciencia-ficción. Lo que hace es aprovechar un fenómeno conocido como entrelazamiento cuántico. El entrelazamiento cuántico es una propiedad de las partículas subatómicas como los fotones por el que dos de estas partículas se vinculan de tal manera que comparten sus propiedades independientemente de la distancia que las separa. Si una de ellas cambia, por ejemplo, su polarización, la otra cambia para imitarla.

Ese cambio tiene lugar incluso a kilómetros de distancia, lo que le valió al entrelazamiento cuántico el apelativo de fantasmagórica relación a distancia por parte del mismísimo Albert Einstein.

Esquema del experimento llevado a cabo con el satélite Micius. Foto Xianhua News

Lo que ha logrado ahora el equipo responsable del satélite Micius (nombrado así en honor a un filósofo chino) es teletransportar una partícula o, para ser exactos, su información cuántica.

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Esta vez, los investigadores han empleado una estación situada en la cordillera del Himalaya, a 4.000 metros de altura, para minimizar las interferencias de la atmósfera. Desde esa estación han creado una pareja de fotones entrelazados y ha enviado uno de ellos al satélite. Luego han modificado las propiedades de la partícula en el satélite y su homónima en tierra ha cambiado en consonancia.

En un segundo experimento, han logrado enviar cadenas de fotones que forman una clave cifrada. Se considera que el cifrado cuántico es tan seguro que es supuestamente infranqueable.

La base para una red espacial de telecomunicaciones

Puede que teleportar la información cuántica de un fotón hasta un satélite no sea tan llamativo como el sistema de teletransporte de las naves de la federación en Star Trek, pero es un hito brutal.

Los primeros experimentos de teleportación cuántica se realizaron en laboratorio y a través de cables ópticos, pero la técnica se ha hecho inalámbrica con rapidez, y los récords de distancia han caído uno detrás de otro en pocos años. Desarrollar la técnica para este tipo de transmisiones no es fácil porque el entrelazamiento cuántico es un fenómeno muy sensible a interferencias ambientales.

La mejor parte es que la teleportación cuántica parece aún más efectiva en el vacío del espacio. Los resultados del experimento sientan las bases para el desarrollo de sistemas de comunicaciones espaciales a larga distancia mediante entrelazamiento cuántico de partículas. En otras palabras, abre las puertas a un equivalente a Internet en el espacio. [MIT Technology Review vía Science News]