Tecnologías Cuánticas 1: Transmisión de información cuántica/Entrelazamiento cuántico.
Durante los últimos años, y particularmente en los últimos meses, mucho se ha hablado de las aplicaciones tecnológicas en el campo del procesamiento y transmisión de la información, de algunos de los singulares fenómenos estudiados por la Física Cuántica, entre los cuales se destaca el “enigmático” entrelazamiento cuántico.
Las aplicaciones más sobresalientes de ese “extraño” fenómeno son la computación cuántica, la criptografía cuántica, la teleportación cuántica y la transmisión de información cuántica.
En una serie de artículos estaré explorando tales aplicaciones, con énfasis en el desarrollo actual de las mismas, y en otros, me referiré a algunos aspectos claves de la Física Cuántica, necesarios para comprender la “realidad” detrás de las mencionadas tecnologías.
Los fenómenos cuánticos, como el entrelazamiento cuántico, revolucionarán las tecnologías de procesamiento y transmisión de la información, posiblemente, de forma más determinante que durante el cambio de la tecnología analógica a la digital.
Sólo para tener una idea de las consecuencias de tales cambios, con el advenimientos de la computación cuántica, con unos pocos bits de información cuántica (llamados qbits), podrían descifrarse todas las claves de todos los usuarios de las redes sociales, incluyendo las de Steemit, a nivel mundial. Sorprendente, ¿verdad? Y esa es la punta del iceberg de las tecnologías cuánticas en el campo de la información.
Ahora bien, en este primer post, abordaré el tema de la transmisión de información cuántica, pero antes, el fenómeno en el cual está basado.
FÍSICA CUÁNTICA Y ESTADOS CUÁNTICOS
La Física Cuántica es la parte de la Física que estudia los sistemas de tamaños o dimensiones “muy pequeñas” tales como los átomos (el radio promedio de un átomo es de alrededor de 1 Angström o la cien millonésima parte de un centímetro, es decir, un centímetro está dividido en 100 millones de Angström). Comúnmente suele decirse que la Física Cuántica estudia el micromundo.
En la Física Cuántica, los estados particulares de un “sistema cuántico” están dados por las llamadas “funciones o vectores de estado” o “funciones de onda”, las cuales contienen toda la información de las propiedades de los sistemas como la posición, velocidad, energía, momentum lineal y momento angular. En pocas palabras, el estado de un sistema cuántico, como un átomo, un electrón o un fotón, queda completamente determinado si se conoce su respectiva función de estado.
EL ENTRELAZAMIENTO CUÁNTICO
El entrelazamiento cuántico es una propiedad predicha por los físicos Albert Einstein, Boris Podolsky y Nathan Rosen en 1.935 durante el planteamiento de un experimento para demostrar que la Mecánica Cuántica era una teoría errónea, pero el nombre fue introducido ese mismo año por el también físico Erwin Schrödinger.
Es un fenómeno cuántico en el cual los estados cuánticos de dos o más sistemas son descritos mediante una función de estado única que involucra a todos los objetos del sistema, aún cuando los objetos estén separados espacialmente, lo que se traduce en correlaciones entre las propiedades físicas de los mismos. Por ejemplo, es posible enlazar dos partículas en un solo estado cuántico de espín nulo, de forma que cuando se observe que una gira hacia arriba, la otra automáticamente recibirá una “señal” y girará hacia abajo, a pesar que no es posible determinar cuál de los dos estados se observará. [1]
El entrelazamiento cuántico puede entenderse fácilmente a partir de la figura anterior. En este caso, el auto de Ainhoa y la muñeca de Borja, son los objetos cuánticos entrelazados en lugares diferentes. Cuando Ainhoa observa el color de su auto, puede encontrar que es rojo o azul, lo mismo pasa con Borja al observar su muñeca. Pero hay un detalle importante, el estado cuántico descrito en la figura requiere que las medidas de Ainhoa y Borja estén correlacionadas: siempre que Ainhoa observe que su coche es rojo, Borja verá a su muñeca de color azul; y cuando Ainhoa vea que su coche es azul, la muñeca de Borja será roja, así lo predice la física cuántica, así lo confirman todos los experimentos. [2]
NOVEDADES TECNOLÓGICAS
A mediados de año, científicos de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China anunciaron que lograron transmitir fotones entrelazados cuánticamente desde un satélite a estaciones en tierra, alejadas más de 1.200 km (léase mil doscientos kilómetros), siendo el récord anterior de apenas 100 km.
Para el estudio, el equipo utilizó el satélite Mozi, lanzado el año pasado y que está equipado con tecnologías y herramientas cuánticas especializadas. El satélite se utilizó para comunicarse con tres estaciones terrestres situadas en lugares diferentes de China, dos de los cuales están separados entre sí por una distancia de 1.203 kilómetros. Además, la distancia entre el satélite en órbita y las estaciones terrestres varió entre los 500 y los 2.000 kilómetros. Los científicos chinos dividieron un haz láser del satélite, obteniendo dos estados polarizados diferentes del haz, uno de los cuales se utilizó para la transmisión de fotones entrelazados, y el otro se dedicó a la recepción de fotones. De esta manera, se entregaron fotones entrelazados cuánticamente a las estaciones terrestres, separadas a más de 1.000 kilómetros. [3]
El costoso y sotisficado experimento chino, sienta las bases para el desarrollo de un sistema de telecomunicaciones de largas distancias en el espacio exterior, el equivalente a lo podría ser el internet espacial. [4]
Los detalles y los resultados del experimento chino, que revolucionará el mundo de las telecomunicaciones cuánticas, aparecen en la siguiente referencia:
Juan Yin et al. "Satellite-based entanglement distribution over 1200 kilometers". Science, 16 de junio de 2017. DOI: 10.1126/science.aan3211. [5]
Realmente impresionante como los fenómenos de la mecánica cuántica, un mundo con un "espacio" tan despreciable, que incluso no se habla de partículas, sino de estados y cuyo comportamiento carece de un "sentido común" puede tener grandes aplicaciones para el beneficio de la humanidad. Muy bueno su post profe @hugobohor
Así es amigo @joseg, los fenómenos cuánticos desafían nuestro "sentido común", lo cual no es de extrañar, pues tales fenómenos ocurren en el micromundo mientras el sentido común se ha desarrollado en un mundo macroscópico.
¿Aquí también vas a dar clases? Jajajaja Felicidades me encanto el articulo! Sabes que te admiro mucho, pues no hay cosa que te pregunte que no sepas, referente a mi carrera y a miles de cosas. Saludos y Besos @hugobohor
jejeje no querida amiga @dojeda, no daré clases aquí jejejeje. Gracias por expresarme tu admiración, consideración y afecto. Tal admiración es recíproca; también sabes que te admiro muchísimo por ser una joven inteligente, emprendedora y talentosa. Muchos besos para ti :-*
Interesante post. Gracias por compartir.
Gracias a ustedes amigos del equipo @sancho.panza por el apoyo dado.
Siempre es grato saber que un post es del gusto y del interés del equipo.
¡Gracias!
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Thank you for reading me, friend @papa-hello.
Muy buena publicación @hugobohor el mundo cuantic es uno de los grandes campos aun en descubrimiento, lleno de muchas interpretaciones y fenómenos interesantes. Es apasionante leer sobre esto. Saludos