Un experimento consigue conectar cu¨¢nticamente nubes de ¨¢tomos de cesio

Unos f¨ªsicos de Dinamarca han dado un paso que podr¨ªa conducir a una forma primitiva de teleportaci¨®n instant¨¢nea. Incluso si los experimentos de comprobaci¨®n tienen ¨¦xito, todo lo que se habr¨¢ teleportado ser¨¢ un campo magn¨¦tico de unos cuantos ¨¢tomos a otros cuantos. Pero ese avance podr¨ªa llegar a utilizarse para t¨¦cnicas de codificaci¨®n imposibles de descifrar y para construir ordenadores que empleen los principios de la mec¨¢nica cu¨¢ntica para realizar sus c¨¢lculos con mayor rapidez.

Para los f¨ªsicos, la teleportaci¨®n significa crear una r¨¦plica de un objeto, o al menos de alg¨²n aspecto del mismo, a cierta distancia. Y el acto de teleportar siempre destruye el original -de forma parecida a los transportadores de la serie de televisi¨®n y pel¨ªculas Star Trek-, as¨ª que no se podr¨ªa hacer un n¨²mero infinito de copias.

A primera vista, la teleportaci¨®n parece transgredir leyes fundamentales de la f¨ªsica, incluido el principio de incertidumbre de Heisenberg, que establece que no se puede medir con precisi¨®n d¨®nde est¨¢ algo y a qu¨¦ velocidad se mueve, al menos al mismo tiempo. Sin una precisa descripci¨®n de un objeto, construir una r¨¦plica parecer¨ªa imposible.

'Imaginen que queremos transmitir de un lugar a otro este estado cu¨¢ntico de un objeto', dice Eugene S. Polzik, profesor de f¨ªsica de la Universidad de Aarhus (Dinamarca). 'No podemos hacerlo porque no debemos mirarlo. No nos est¨¢ permitido escribir sus par¨¢metros y enviarlos por tel¨¦fono. Tenemos que hacer trucos'. El truco es un extra?o fen¨®meno de la mec¨¢nica cu¨¢ntica conocido como entrelazamiento (entanglement). En condiciones cuidadosamente establecidas, dos part¨ªculas pueden entrelazarse, y los cambios en una alteran inmediatamente a la otra. Por ejemplo, los cient¨ªficos pueden entrelazar dos fotones, o part¨ªculas de luz, de tal forma que los campos el¨¦ctricos oscilantes de ambos se?alen en la misma direcci¨®n. As¨ª, al medir la orientaci¨®n del campo el¨¦ctrico de un fot¨®n, se sabe cu¨¢l es la orientaci¨®n del otro.

Lo que confunde al sentido com¨²n es que la teor¨ªa de la mec¨¢nica cu¨¢ntica establece que todas las posibilidades de orientaci¨®n existen simult¨¢neamente, y que el acto de mirar hace que las posibilidades se concentren en una ¨²nica realidad. 'Eso es lo que hace extra?o el mundo cu¨¢ntico', explica Polzik. Y lo m¨¢s extra?o es que la informaci¨®n se comunica instant¨¢neamente al fot¨®n entrelazado. Albert Einstein, que se sent¨ªa inc¨®modo con este concepto, lo llam¨® 'la espeluznante acci¨®n a distancia'.

Tambi¨¦n los ¨¢tomos se pueden entrelazar, y el a?o pasado, cient¨ªficos estadounidenses entrelazaron con ¨¦xito dos iones de berilio. En el experimento ahora revelado, Polzik y sus colaboradores informaron (Nature, 27 de septiembre) de que hab¨ªan entrelazado billones de ¨¢tomos de cesio, divididos en dos nubes. Fue la primera vez que se cre¨® una conexi¨®n de mec¨¢nica cu¨¢ntica entre dos objetos de escala macrosc¨®pica. Pero el entrelazamiento tambi¨¦n era mucho m¨¢s d¨¦bil. En el experimento, los investigadores dispararon un haz de luz de l¨¢ser polarizada -los campos el¨¦ctricos de todos los fotones se?alan en la misma direcci¨®n- a trav¨¦s de las dos nubes. Cada ¨¢tomo de cesio act¨²a como un peque?o im¨¢n, y cada uno se?ala en una direcci¨®n diferente, pero, unidos, los ¨¢tomos de la nube forman un im¨¢n d¨¦bil. Cuando los fotones del l¨¢ser atraviesan la primera nube, el campo magn¨¦tico inclina sus campos el¨¦ctricos oscilantes. Al atravesar la segunda nube, los campos el¨¦ctricos de los fotones se inclinan todav¨ªa m¨¢s. La medida de la inclinaci¨®n final indica la relaci¨®n entre los campos magn¨¦ticos de ambas nubes. En virtud de esta medida, las dos nubes se entrelazan. El entrelazamiento dur¨® aproximadamente una mil¨¦sima de segundo, un tiempo largo en los experimentos cu¨¢nticos.

Codificadores

Las dos nubes pueden ahora convertise en codificadores y descodificadores secretos. Si se env¨ªa un haz de l¨¢ser a trav¨¦s de una de las nubes entrelazadas y otra nube de cesio, que contiene un mensaje, se destroza el mensaje, y esas dos nubes ahora est¨¢n tambi¨¦n entrelazadas. A continuaci¨®n se transmite la informaci¨®n del haz de l¨¢ser. El receptor construye un haz de l¨¢ser id¨¦ntico, y lo dispara a trav¨¦s de la nube entrelazada y de otra nube m¨¢s. Como el l¨¢ser y la nube entrelazada son iguales a las del remitente, el mensaje aparece en esa ¨²ltima nube. Polzik dice que el siguiente paso es realizar el experimento de teleportaci¨®n, que ser¨ªa el primer ejemplo de teleportaci¨®n de la materia. En 1998 un grupo cient¨ªfifo, en el que figuraba Polzik, teleport¨® fotones de un extremo de una mesa al otro.

[El f¨ªsico espa?ol] J. Ignacio Cirac, de la Universidad de Innsbruck, Austria, considera que la nueva t¨¦cnica podr¨ªa abrir el campo a nuevos investigadores. 'El experimento es relativamente f¨¢cil', dice. Teleportar nubes at¨®micas podr¨ªa ser un medio para almacenar informaci¨®n de los ordenadores cu¨¢nticos. Probablemente nunca se convierta en un medio de transporte. 'Es muy misterioso, pero no es Star Trek', explica Cirac. 'Est¨¢ muy lejos de hacer algo por el estilo'.