Científicos logran la teletransportación cuántica de electrones por primera vez

Un equipo de científicos de las universidades de Rochester y Purdue ha demostrado la teletransportación cuántica de electrones. Este paso representa un obstáculo resuelto para mejorar la computación cuántica, afirman.

Los resultados de este logro fueron publicados en Nature Communications y Physical Review X. Para los especialistas, significa un avance hacia la manipulación humana de la materia básica.

En 2019, otro equipo de científicos comprobó que la información podía pasar entre fotones en chips de computadora. Incluso cuando los fotones no estaban físicamente vinculados.

En suma, ambos descubrimientos tienen el potencial de revolucionar la ciencia al proporcionar procesadores y sensores más rápidos y eficientes. Sin embargo, a diferencia de la teletransportación cuántica en fotones, el mismo proceso aplicado en electrones es mucho más significativo.

En primer lugar, los electrones son partículas propiamente dichas, mientras que los fotones son paquetes de energía electromagnética. Es decir, no tienen masa, ni carga y no viajan a la velocidad de la luz.

Además, los electrones son más prometedores en cuanto a la transmisión de información en ordenadores. De acuerdo con los investigadores, esto sucede porque los electrones individuales interactúan muy fácilmente entre sí.

Desafío desbloqueado

La teletransportación cuántica es una demostración de lo que Albert Einstein llamó “acción fantasmagórica a distancia”, también conocida como entrelazamiento cuántico. Este proceso consiste en entrelazar dos partículas distantes y, de esta manera, lograr que las propiedades (información) de una afecten a la otra, incluso si están separadas por una gran distancia.

Pero el trabajo con electrones no ha sido sencillo. Lo fotones pueden propagarse a largas distancias de manera natural, mientras que los electrones por lo general están confinados en un solo lugar.

Esto dificultó la creación de pares entrelazados de qubits —bits cuánticos empleados por las computadores cuánticas para codificar información— de electrones, necesaria para la teletransportación.

Para superar este obstáculo, los investigadores utilizaron una técnica basada en los principios del acoplamiento de intercambio de Heisenberg. Con esto lograron distribuir pares de electrones entrelazados y teletransportar sus estados de espín.

“Proporcionamos evidencia de ‘intercambio de entrelazamientos’, en el que creamos entrelazamiento de dos electrones a pesar de que las partículas nunca interactúan, y ‘teletransportación de puerta cuántica’, una técnica potencialmente útil para la computación cuántica mediante teletransportación”, explica John Nichol, profesor de Física en Rochester y autor del nuevo estudio.

“Nuestro trabajo muestra que esto se puede hacer incluso sin fotones”, resalta.