El teletransporte cuántico vía satélite

Dibujo20121206 proposal quantum teleporting china vs austria

El chino Jian-Wei Pan estudió los secretos del teletransporte cuántico sin cables en el laboratorio del austríaco Anton Zeilinger. El 8 de agosto de 2012 publicó en Nature su récord de 92 km de distancia en China, pero le duró muy poco, fue superado el 5 de septiembre por su maestro, quien alcanzó 144 km en las Islas Canarias. La única posibilidad de lograr una distancia aún mayor es utilizar un satélite. Pan lo ha solicitado a la CNSA (Agencia Espacial China) y Zeilinger a la ESA (Agencia Espacial Europea), pero los trámites en la ESA prometen ser mucho más lentos que en la CNSA, luego Pan tiene visos de ser el ganador de su contienda científica con Zeilinger. Pero hay un problema, los retos técnicos y científicos a superar son enormes. Por ello, Pan y Zeilinger han unido sus fuerzas en la solicitud a la CNSA. Nos lo cuenta Zeeya Merali, “Data teleportation: The quantum space race. Fierce rivals have joined forces in the race to teleport information to and from space,” Nature News, Nature 492: 22-25, 06 Dec 2012.

El objetivo de Pan y Zeilinger a largo plazo es lograr una internet cuántica que conecte todo el globo terrestre, similar a la internet convencional. Por supuesto, aún quedan muchas décadas para lograrlo. Sin embargo, el teletransporte cuántico vía satélite podría abrir una puerta a ciertos tests del efecto de la gravedad en el teletransporte cuántico, lo que podría aportar cierta información sobre la gravedad cuántica [nos los cuentan Giovanni Amelino-Camelia, Lee Smolin y varios colegas]. Como no hay mucho más que contar sobre el teletransporte cuántico vía satélite desde el punto de vista técnico, os dejo esta figura resumen de Nature (está en inglés, lo siento).

Dibujo20121206 quantum teleporting between china and austria via a satellite

10 Comentarios

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rrtucci

“nos los cuentan Giovanni Amelino-Camelia, Lee Smolin y varios colegas”

Si lo cuenta un italiano, estoy dudoso :) Si lo cuenta Lee Smolin, estoy seguro que es una tremenda gilipolla.

emulenewsemulenews

Oscar, muy fácil, cualquier proceso físico cuántico que produzca dos fotones los produce entrelazados (basta que el estado cuántico del sistema físico original sea coherente). El procedimiento más utilizado se basa en cristales transparentes no lineales en los que al incidir un solo fotón salen dos fotones, que salen siempre entrelazados (el fenómeno se llama conversión paramétrica espontánea descendente); básicamente un fotón de alta energía incide en un electrón que salta a un nivel atómico alto y decae al nivel original pasando por un nivel intermedio, produciendo dos fotones de menor energía en su caída, que están entrelazados). Pero hay muchos otros procesos físicos con igual resultado.

hicsuntdraconishicsuntdraconis

Estimado Francis:

Te agradecería que me aportaras la clave que me saque de lo que con seguridad es un error de principio en mi actitud de “no-asombro” frente al fenómeno del entrelazamiento. Veamos: en Pekín se producen dos fotones con igual spin (aunque no sepamos cuál es); uno de los fotones, es enviado a Viena. El spin de ambos fotones se mide en Pekín y Viena dentro de un lapso menor que el que corresponde al viaje Pekín-Viena de una señal luminosa, y ambos resultan coincidentes o, dicho de otro modo, el colapso de los vectores de estado en ambos casos arrojan el mismo resultado.

Mi pregunta es ¿por qué se rechaza la visión realista, que pasa por suponer que, aunque no los hayamos medido, ambos fotones mantienen el mismo spin, y que las medidas no hacen otra cosa sino ponerlos de relieve? En este caso, no parece haber nada asombroso. Imagino que esto contradice la visión ortodoxa de la escuela de Copenhague, y supongo que es eso lo que la paradoja EPR se propone resaltar, pero, y este es creo el quid de mi cuestión ¿qué es lo que aporta el teorema de Bell como para que sea posible discriminar (como al parecer ocurre) entre las dos actitudes, la realista, que a todos nos dejaría tan tranquilos, y la ortodoxa?

Dicho de otro modo: ¿dónde reside el intríngulis de este endiablado asunto?

Mil gracias por adelantado.

emulenewsemulenews

Hicsuntdraconis, me haces una pregunta muy difícil de contestar en un comentario breve (hay miles de artículos que lo discuten y muchos físicos aún siguen teniendo dudas).

La diferencia más importante entre una teoría de probabilidad y una teoría cuántica de probabilidad es que en la segunda se trabaja con amplitudes de probabilidad, que son números complejos; la diferencia parece una tontería, pero es radical, ya que permite fenómenos de interferencia entre probabilidades (el módulo de la suma de dos números complejos no coincide con la suma de los módulos), lo que conduce a probabilidades “aparentemente” negativas; las probabilidades de las medidas, tras el colapso, son siempre positivas, pero las probabilidades intermedias, “antes” del colapso, pueden ser negativas. Como resultado de este fenómeno, Bell introdujo una desigualdad que cumplen todas las teorías probabilísticas (que solo pueden usar probabilidades positivas en todos los pasos intermedios), pero que violan las probabilidades cuánticas (porque en los pasos intermedios aparecen probabilidades negativas que no son observables ni medibles).

Resumiendo mucho, una teoría realista es una teoría probabilística y la única manera de explicar las correlaciones cuánticas (responsables de las interferencias entre amplitudes de probabilidad) es asumir que en dicha teoría se permite la propagación superlumínica de algún tipo de “señal o variable oculta.” Asumiendo que no se pueden propagar señales superlumínicas (un hecho experimental) debemos prescindir de la idea de que la física cuántica es una teoría “realista” (siendo en la interpretación de Conpenhague una teoría ontológica sobre lo que sabemos de la realidad y no sobre la realidad misma).

Te recomiendo el libro en español “Lo decible y lo indecible en mecánica cuántica” en el que el propio Bell te trata de explicar todo esto en unas 200 páginas (a base de artículos cortos). Pero te anticipo que requiere un cierto esfuerzo.

En este blog puedes leer (entre otras entradas): “¿Sigue ahí la Luna cuando no la miramos? o el problema de lo “real” en mecánica cuántica,” 10 noviembre 2008; “Las medidas cuánticas débiles y las probabilidades cuánticas negativas,” 5 agosto 2011; “Mecánica cuántica, contexto y realidad,” 23 julio 2009; “La explicación del teorema que sacudió los cimientos cuánticos,” 6 diciembre 2011.

hicsuntdraconishicsuntdraconis

Mil gracias de nuevo, Francis, por tu generosa aportación. Creo que me has dado la clave que me faltaba, como es la importancia decisiva entre los razonamientos basados en probabilidades clásicas y los que manejan amplitudes de probabilidad. Ya había leído en su día —y por aquí debe descansar en algún estante— el libro de Bell, aunque lo hice en plan vistazo rápido. Ahora lo volveré a leer teniendo presente lo que me indicas. Leeré también los otros posts.

Gracias otra vez. Creo que voy a dormir mejor.

hicsuntdraconishicsuntdraconis

Gracias, Tom, por responder. Aunque me llevará tiempo meditar sobre tantas consideraciones filosóficas. También leeré las referencias que me pasas.

Un detalle tan solo: ya he visto otras veces por aquí que se habla de que no se ha conseguido hacer compatibles la cuántica y la relatividad. Creo que cuando se escribe esto se debiera precisar que en cuanto a la relatividad se trata de la teoría general, la de la gravitación. Porque entiendo que la QED, la electrodinámica cuántica ya logró formular la versión invariante relativista de la cuántica. Creo.

También hablas de que se pusieron neutrinos y fotones a correr juntos. Supongo que te refieres al reciente (bueno, septiembre de 2011) experimento del CERN y el detector Opera del Gran Sasso, pero yo tenía entendido que en dicha medición se trabajó solamente con neutrinos, y que se hizo por el subsuelo, por donde éstos se mueven como peces en el agua. En cuanto a la carrera con los fotones, simplemente se medía distancia y tiempo y se comparaba con el valor de la velocidad de la luz. Cuando sí hubo una carrera entre neutrinos y fotones fue en el caso de la explosión de la supernova SN 1987 A, aunque en ese caso la dificultad estuvo en la consideración de que en la formación de la supernova el proceso de emisión de neutrinos es anterior al de los fotones; a pesar de todo la conclusión en ese caso es que los neutrinos llegaban con cierto retraso a la Tierra, lo que significó el primer indicio de que los neutrinos poseen masa, por insignificante que sea.

danieldaniel

Francis, si no es mucha molestia podrías explicar la figura, sobre todo lo de:
The stay-at-home photon is used …
The travelling photon is instantly afeccted …
The photons in China are checked …
The test in China also …

MIGUELMIGUEL

Hola,yo no entiendo mucho de esto,aunque podria comprender el procedimiento,el fondo donde se apoya no es como lo
imagino y mas tratandose de un foton (no sabria donde ponerlo,arriba,o moviendose de un lado a otro de una fina linea,teniendo en cuenta que las leyes en una parte y otra son diferentes y que solo puedo ver una parte de la linea),
pero yo no soy fisico por lo que creo sin ninguna duda que eso es asi como lo cuentan,(ademas pasar de la imaginacion a la
fantasia no hay nada y para una persona no formada en fisica como yo seguro es la misma cosa)para mi esto esta cerrado.
Lo que me sorprende (seguro tiene una esplicacion) que el objetivo sea internet,he visto a personas comunicarse a un metro de distancia y terminar muy mal,Por lo que se de nosotros,en la ciencia y mas de alto nivel, primero pasa por otro sitio antes de sernos util (al ser humano) y eso es lo que me preocupa,supongo que las demas potencias tambien estan trabajando juntas en esto.Bueno como todo creo que esto tambien es una
tonteria,un saludo y gracias.

ArtemioArtemio

“yo tenía entendido que en dicha medición se trabajó solamente con neutrinos, y que se hizo por el subsuelo, por donde éstos se mueven como peces en el agua”.

1) Si se mueven como peces en el agua quiere decirse que al no tener masa atraviesan la materia terrestre como si ésta no existiese.

2) Pero el punto anterior no es del todo correcto porque los neutrinos tienen masa, aunque sea ridícula/insignificante.

En resumen, la detección de los neutrinos es altamente improbable a menos que cartografiemos las líneas de espacio por donde se deslizan y demostremos por qué se mueven a lo largo de esas líneas de espacio y no por otras.

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