Teletransportación, Scotty

Así era la frase quese repetía cada episodio de la mítica serie televisiva “Viaje a las Estrellas. La teletransportación es un nombre inventado por lo escritores de ciencia ficción para explicar el proceso en que básicamente una persona se desintegra y una réplica perfecta aparece en otro lugar. Los escritores de ciencia ficción rara vez se la jugaron porque el original se mantuviera intacto y ambos clones se encontraran. Tampoco trabajaron mucho en explicar cómo funcionaba el proceso. Mientras tanto, la ciencia ha tratado de hacer esto realidad.

Científicos de la Universidad de Vienna

Cerrar los ojos en Santiago y aparecer en Iquique sin más es sólo un lujo del que disfrutan las guaguas y los niños. Ya de grandes, todos somos concientes del movimiento, o si nos ponemos exactos, del desplazamiento de la materia. Y no podemos, independiente del dinero, el poder o el coraje que se tenga, vivir la experiencia de cerrar los ojos y despertar a dos mil kilómetros sin que medie somnífero.
Las películas de ciencia ficción como “Viaje a las Estrellas” (Star Treck) o “La Mosca”, son un referente obligado a la hora que un simple mortal intente explicarse la teletransportación. Si recordamos, la tripulación de la nave espacial Enterprise se evaporaba y aparecía en otro lugar, sin mediar desplazamiento de materia. En “La Mosca”, un obsesionado científico que ensaya con teletransportación de materia, sufre la visita de una mosca en su máquina y la información del bicho se mezcla con la de él que poco a poco comienza a mutar en insecto.
En la vida real, ni lo uno ni lo otro se ha producido con personas ya que no disponemos ni de los conocimientos ni de la tecnología para teletransportar a nadie.
Pero el pasado mes de agosto, una de las más respetadas tribunas científicas, la prestigiosa revista Nature lanzaba en portaba el anuncio “Teletransportación Cuántica a través del Danubio”. De inmediato, todas las agencias de prensa recogieron el anuncio y confusas explicaciones fueron publicadas al lector común y silvestre.
¿Quiénes, cómo y qué fue lo que hicieron?
La respuesta está en Viena, en el Instituto de Física Experimental de la Universidad de dicha ciudad. Una institución pública, financiada por el Estado y que desde 1997 realizan experimentos de teletransportación basados en los principios de la física cuántica. La cabeza del equipo es el físico austríaco Anton Zeillinger, un sonado nombre para el próximo nobel de física. El resto del equipo lo conforman Thomas Jennewein, Markus Aspelmeyer, Rainer Kaltenbaek, Michael Lindenthal, Philip Walther y Rupert Ursin.
Una asoleada mañana del verano vienés, Thomas, Jennewein y Markus Aspelmeyer conceden la siguiente entrevista.
¿Hace cuánto tiempo que investigan en teletransportación?
T: Lo que nosotros hacemos se llama teletransportación en estado cuántico, y los primeros experimentos se hicieron en 1997, pero las pruebas empezaron dos años antes. Así es que llevamos una década de desarrollo. La teoría, el utilizar los principios de la física cuántica, comenzó el ‘93 o el 92.
¿Cuáles serían esos principios que ayudan a la teletransportación?
La idea principal es que hay fuentes de luz que producen dos fotones (partículas de luz) y que estos están ‘acoplados’. Ocurre que por un principio de la física cuántica, existen partículas “acopladas”, es decir, con una estrecha relación que las hace comportarse de manera muy estrecha y estar permanentemente comunicadas aunque medien enormes distancias (en teoría, puede mediar un universo entre ellas). Se trata de un principio de la física cuántica que no tiene parangón con la vida corriente, con la lógica ordinaria. Dos partículas ‘acopladas’, en este caso fotones, son separadas y si se logra determinar la polarización de uno de ellos, se puede establecer la del otro.
Lo que hacemos se llama teletransportación cuántica y transferimos la información de un fotón hacia otro fotón. Y la información que transferimos se llama polarización. Fue un descubrimiento de Max Planck donde se dio cuenta que la luz se comporta como partícula y como onda; depende de la observación ya que mientras no se mida el estado es indefinido, una cosa excluye a la otra, es un principio de la física cuántica . Como onda, la luz puede tener una orientación (vertical u horizontal), y mientras una partícula de luz es horizontal, la otra es vertical y viceversa.
Hemos conseguido enviar fotones a través de un cable de fibra óptica de 600 metros a través de Danubio. La teletransportación consistió en la migración en estado cuántico de los fotones, que no es lo mismo que un viaje de los fotones a través del cable.
¿Pueden explicar que lo que han descubierto?
T: Lo que ocurre es que tienes un sólo fotón que tiene un estado específico con cierta información y esta información no se puede captar en una sola medición. Este es un principio de física cuántica; que no puedes medir todo el estado de una sola partícula en una sola medición porque lo destruyes. Lo que es muy interesante es que puedes transferir la información de una partícula a otra: eso es teletransportación en estado cuántico.
Ocurre que puedes transferir la información de un fotón hacia otro fotón y sucede que el fotón que recibe la información es idéntico al original. No los puedes distinguir. Es casi el original, una réplica perfecta. Y el fotón con la información original ya no tiene información, la ha perdido toda.
Estos experimentos han sido realizados en el laboratorio y han avanzado a un metro o dos metros; y también de una habitación a la otra. Pero ahora hemos hecho un experimento real con la distancia más larga de 600 metros de teletransportación.
Hemos usado un par de fotones ‘acoplados’, y este es una de las principales fuentes de teletransportación, la razón es que tienen una correlación muy fuerte. Y para nuestro caso de teletransportación, está muy estrechamente enlazados. Es los que Einstein llamó la conexión fantasmagórica.
Lo que hacemos es que tenemos esta fuente original de teletransportación y el par de fotones ‘acoplados’ y los separamos; uno para el lado transmisor y el otro para el lado receptor.
¿Qué usan para transportar esos datos?
T: En nuestro caso es fibra óptica.
¿Por qué?
T: Es muy sensible para transportar fotones. Una vez que los fotones están en la fibra, llegan muy bien al otro lado. Además siempre perdemos información del fotón y con fibra óptica se pierde menos que con otros medios.
¿Y qué ocurre con los fotones que se pierden?
T: Sólo usamos los que llegan, los otros no aparecen de ningún modo. Usamos un detector de fotones en el lado emisor y en el receptor. Hoy no somos capaces de detectar todos los fotones.
¿Y las aplicaciones de este descubrimiento cuáles serían?
M: En el caso de la computación, lo que queremos conseguir es un poder computacional, un computador que disponga de ciertas funciones muchos más rápidas de lo que jamás podría ser posible en un computador común y corriente. Sabes que tu computador clásico se demora en cargar y en reiniciarse. Sabemos que cuando enciendes Windows, tarda un tiempo en cargarse. Además hay programas computacionales que sólo funcionan con determinada velocidad, es decir, cuando pinchas una dirección en tu sistema de navegación tarda un tiempo en encontrarlo y son limitaciones dentro del ordenador y su sistema. Pero si usas los principios de la física cuántica , como por ejemplo el “acoplamiento”, entonces puedes crear un ordenador infinitamente más rápido que cualquiera de los que jamás se han creado. En principio, puedes construir ordenadores con los principios de la física y que usan específicos “acoplamientos” para su funcionamiento y que serán de una rapidez inimaginable. Estos serían los ordenadores de la próxima generación.
¿En qué estado de desarrollo se encuentran?
M: Lo que estamos haciendo ahora es hacer experimentos en los que demostramos los principios activos de estos ordenadores. Cada computador, consiste en puertos elementales que son los bits, los pequeños “ceros” (0) y “unos” (1) que corren por el ordenador. Y los ‘ceros’ y los ‘unos’ son procesados por el computador y al final tenemos bonitas pantallas, interfaces, etc. Lo que queremos demostrar, es que podemos tener algunas de estas operaciones con ceros y unos que sólo se pueden hacer con un computador cuántico, por lo que ya tenemos algunos experimentos en los que demostramos, si lo quieres llamar así, algunos computadores elementales cuánticos. Con lo que podemos demostrar que un computador cuántico, en principio, es posible.
No en la práctica
M: Aún no tenemos la tecnología para construir algo así. Al menos podemos computar 1+1. Eso es la computación cuántica que es una de las aplicaciones. La otra aplicación es la criptografía cuántica que fue el tema principal de la tesis de Thomas.

¿Qué es la criptografía cuántica?
T: Es una de las aplicaciones de la física cuántica. Tu puedes usar cualidades cuánticas de las partículas para distribuir claves secretas para codificar un mensaje entre dos objetivos, donde la seguridad de esta distribución de las llaves reside en los principios de la criptografía cuántica y no en el factor humano. Usualmente, para hacer una transmisión segura necesitas un currier muy seguro o una persona con el maletín esposado a la muñeca. Siempre tienes que confiar, de cierta manera en que las fuentes no han fallado y que nadie te traicione. Pero con la criptografía cuántica, puede utilizar fotones o claves que no pueden ser leídos por un tercer sujeto ya que en el minuto que alguien lo hace, la información entre ambas fuentes destruye.
Si el banco te manda ti clave bancaria por e mail, ¿esa información podría ser 100% invulnerable ?
T: Se podría hacer eso más adelante pero aún no y necesitarías un computador cuántico por el poder que se necesita. De hecho hay dos sistemas comerciales en donde hay sistemas que usan luz láser pero de muy baja intensidad. La criptografía que disponemos actualmente es muy avanzada y demora mucho en ser descubrir la clave, en reconstruirla. Esto sería una aplicación típica para un computador cuántico. Pero al existir estas máquinas, la criptografía actual quedaría obsoleta.
Y en la computación cuántica, ¿qué tan desarrollados están esos ordenadores?
M: En un estado muy primario. Es comparable, sabes, a lo más tempranos estados de los prototipos de computadoras, que eran mecánicas. Hacían calculaciones muy elementales, a través de ruedas mecánicas que rotaban. No había mecánica electrónica si no que mecánica para hacer computación hasta 7×10. Cosas muy simples. Nuestros experimentos están en un estado muy similar a esas primeras máquinas, sólo podemos hacer cosas muy primarias. Piensa que para llegar desde computadores mecánicos a aparatos más sofisticados pasaron cerca de 100 años.
¿Probablemente no viviremos para ver esos ordenadores?
M: Oh, no no no. Esto ocurre por etapas, por pasos. Y a veces hay avances muy grandes que abren enormes ventanas
¿Podremos hacer teletransportación con cuerpos más grandes?
De momento no es posible. Pero por principios, por teoría es posible. No hay que olvidar que lo que hasta el momento se conoce como teletransportación, es sólo teletransportación de información, no el viaje de un cuerpo hacia otro lugar. Es importante saber que el original ha perdido información, ya que sino sería el segundo sólo una copia y una copia no esta permitida en la mecánica cuántica, es un principio. Se llama la teoría no clónica.
El próximo año es el Año Mundial de la física, ¿qué se celebra en un año así?
M: Tratamos de hacer física más popular. Tenemos muchas razones para celebrar. La primera y más importante es que se cumple el centenario de los descubrimientos más importantes de Albert Einstein. En 1905 él hizo los más importante: el efecto fotoeléctrico, la teoría de la relatividad, el origen del movimiento aleatorio. Ese fue el “annus mirabilis” de Einstein porque fue un sólo año en el que tres teorías completamente independientes fueron establecidas. Y hasta hoy, ningún físico ha hecho eso. Entonces es un año muy bueno para celebrar este logro. ES muy valioso que todos los principios de la física cuántica y las contribuciones de Eisntein han desarrollado profundas discusiones filosóficas. Además es importante hacer que la gente esté menos temerosa hacia la física cuántica
Mientras sea algo de laboratorio, no es fácil que la gente común se sienta muy cercana
M: Hace un momento hablábamos de los usos de la criptografía cuántica y la computación cuántica y del uso de fibra óptica para los experimentos en física cuántica. Quizás más adelante, para poder establecer la comunicación cuántica para el uso público en un estado de madurez ideológico, lo que necesitaremos es poder distribuir todo estos ‘acoplamientos’, y una de la mejores maneras es utilizar lo que ya está instalado, como las redes de fibra óptica y otros sistemas. Si logramos aplicar una tecnología avanzada como la tecnología cuántica con una infraestructura existente… sería maravilloso. Y eso es un gran motivación de nuestro experimento, el de usar algo que estaba allí, instalada en una espacio publico, descansando allí como cualquier otro cable.
Deme un ejemplo práctico
Para la criptografía hemos hecho la primera transferencia bancaria con nuestro sistema criptográfico entre el banco de Austria y el Ayuntamiento. Es el sistema que estamos desarrollando.
¿Qué transferieron?
Dinero.
¿Y cuánto dinero transfirieron?
No nos permitieron demasiado.
¿Qué fue lo que ocurrió exactamente?
Para la codificación de los datos, no para la transacción financiera, un láser produjo un cristal con un par fotones “acoplados”, una de las partículas fue almacenada en un cable de fibra de vidrio y enviada al ayuntamiento, mientras el otro fotón permaneció en la sucursal bancaria. Tanto en el receptor como en el emisor, los datos de los estados de las partículas se transformaron en un código de ‘ceros’ y ‘unos’, la clave para descifrar este código se genera también al mismo tiempo “bit a bit” y se envía también por fibra de vidrio.

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