Por primera vez, científicos chinos han enviado información de un lado a otro del espacio sin necesidad de una partícula de apoyo. Lo han conseguido aprovechando las fases de la luz, que viajan como ondas en vez de partículas, para enviar una imagen en mapa de bits de un nudo chino, en blanco y negro. Luego fueron capaces de reconstruir la imagen que se hallaba repartida en las diferentes fases de la luz empleadas para el experimento.
Científicos chinos han conseguido por primera vez enviar una información de un lado a otro del espacio sin necesidad de un vehículo que transporte la información. Se trata de una nueva proeza cuántica, es decir, ocurrida en el mundo de lo infinitamente pequeño, el universo no sometido a las leyes de la física que condicionan el mundo ordinario. El artículo ha sido publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
En el mundo cotidiano, el envío de una información de un lugar a otro requiere un soporte que lo recoge en un extremo y lo lleva al otro extremo. Por ejemplo, en las comunicaciones modernas la información viaja en forma de trenes de unos y ceros, montada encima de los electrones que recorren las redes de telecomunicación.
Antes de este descubrimiento, en el mundo cuántico habían dado con otra forma de enviar información, y se ha llamado teleportación o teletransportación cuántica.
Con este sistema, los físicos habían conseguido transportar la información contenida en una partícula de un lado a otro, sin necesidad de un cable que una los extremos o de una señal que cruce el espacio. Este sistema se basa en el así llamado entrelazamiento cuántico, una propiedad de las partículas elementales.
Mediante el entrelazamiento, dos partículas que están indisolublemente unidas, registra cada una de ellas instantáneamente lo que le ocurre a la otra. Si en una de ellas ponemos una información, automáticamente esa información aparecerá en la otra partícula, aunque ambas estén separadas entre sí. Pero son necesarias dos partículas al menos para que la información pueda ser transportada.
El entrelazamiento cuántico es la base de tecnologías como la computación cuántica, la criptografía cuántica, y la teleportación cuántica.
NUEVO SISTEMA
El nuevo sistema que han conseguido los científicos chinos se llama comunicación cuántica contrafactual y, aunque hace tiempo que algunos físicos la habían imaginado, hasta ahora no había sido comprobada.
Este sistema no se basa en el entrelazamiento cuántico, sino en el así llamado Efecto Zeno, que permite trasladar un estado cuántico de un sitio a otro, sin que ninguna partícula o soporte sea necesario.
Lo que han hecho los científicos es usar ese estado cuántico para trasladar una imagen en mapa de bits de un nudo chino (la forma singular de la tradición china de anudar hilos para formar figuras complejas), de un lugar del espacio a otro sin apoyarse en ninguna partícula.
Una imagen en mapa de bits es una estructura o fichero de datos que representa una rejilla rectangular de píxeles o puntos de color, denominada matriz, que se puede visualizar en un monitor o dispositivo similar. En este experimento se ha usado una imagen de un nudo chino con sólo dos colores, el blanco y el negro.
ONDAS, QUE NO PARTÍCULAS
El traslado de la imagen lo han conseguido basándose en el hecho de que todas las partículas de luz pueden ser descritas como ondas, más que como partículas. Mientras que una partícula ocupa un lugar en el espacio y tiene masa, una onda se extiende en el espacio transportando energía sin necesidad de materia. Las partículas elementales tienen esta dualidad, pudiendo comportarse indistintamente como ondas o partículas.
Lo que han hecho los científicos chinos es incorporar la información de la composición del nudo chino (trasladada a una imagen en mapa de bits) a mensajes de luz, que al trasladarse como ondas, no han necesitado partículas para llevarla a otro sitio.
Explican los investigadores que la idea se les ocurrió pensando en la holografía, que permite registrar no sólo la amplitud o intensidad de la luz, sino también sus fases (profundidad). La fotografía registra sólo la intensidad de cada onda luminosa reflejada en un objeto. La holografía, por el contrario, registra la profundidad y dirección, o fase, de la luz.
Por eso se preguntaron si esa fase de luz se podría usar para trasladar una imagen. La respuesta obtenida tras el experimento es que sí.
Después de que todos los bits de la imagen del nudo chino fueran transportados por este sistema, los científicos fueron capaces de reconstruir la imagen que se hallaba repartida en las diferentes fases de la luz empleadas para el experimento.
Los investigadores destacan que fue la fase de luz (su profundidad) la que se utilizó para trasladar la información, y que la intensidad o amplitud de la luz fue irrelevante para el experimento.
Los resultados tendrán que ser verificados por otros investigadores para confirmar a todos los efectos que la comunicación cuántica contrafactual ha funcionado con este sistema.
Esta comunicación cuántica se llama contrafractual porque se comporta como si realmente no hubiera ocurrido. Un hecho contrafractual forma parte de un universo posible (el mundo cuántico en este caso), mientras que su efecto forma parte de nuestro mundo llamado real (el traslado de la imagen del nudo chino). Es la extensión de un concepto básicamente filosófico al mundo cuántico, como se ha hecho también, por ejemplo, con la ontología (un término procedente de la metafísica) a la informática.
Referencia bibliográfica:
Direct counterfactual communication via quantum Zeno effect. PNAS, vol. 114 no. 19, 4920–4924. DOI:10.1073/pnas.1614560114
