Logran teletransportar un cubit en diamante a tres metros de distancia

Por Francisco R. Villatoro, el 30 mayo, 2014. Categoría(s): Ciencia • Computación cuántica • Física • Nature • Noticias • Science ✎ 8

Dibujo20140530 experimental protocol for quntum teleporting - science mag

Los cubits más robustos ante la decoherencia son los implementados en estado sólido usando diamante. Su único problema es que teletransportar su estado (la única manera de copiar el estado de un cubit sin violar el teorema de no clonación) es muy difícil. Se publica en Science el teletransporte del estado entre dos cubits de diamante en una distancia de tres metros. Para ello se utilizan fotones entrelazados a los cubits que actúan como mediadores. Gracias a este resultado la tecnología de cubits se pone en cabeza como la más prometedora para los futuros ordenadores cuánticos y sistemas de información cuántica en general.

El artículo técnico es W. Pfaff et al., “Unconditional quantum teleportation between distant solid-state quantum bits,” Science, AOP 29 May 2014 [DOI].

Dibujo20140530 teleporting protocol for diamond solid-state qubits using photons - science mag

Los cubits (bits cuánticos) en diamante se implementan gracias a incrustar átomos individuales de nitrógeno (que actúan como vacantes) en una fina capa de diamante ultrapuro obtenida mediante deposición química por vapor. El entrelazamiento de estos cubits con fotones requiere un complejo sistema de cuatro láseres, dos rojos a 637 nm, uno verde a 532 nm y otro amarillo a 575 nm. El protocolo cuántico de teletransporte a ejecutar es conceptualmente sencillo (como muestra la figura que abre esta entrada) pero muy complicado de ejecutar.

Dibujo20140530 system initialiation and preparation - science mag

Antes de la preparación del estado a teletransportar, el protocolo requiere entrelazar los cubits de diamante con fotones tanto en el emisor (Alice) como en el receptor (Bob). Este proceso tiene una alta tasa de fallos; cada intento requiere 10 μs y la probabilidad de éxito es de ~ 10−7. Una vez logrado llega la parte menos difícil, se prepara el estado de Alice, se realiza una medida de Bell (aplicando dos veces una puerta cuántica CNOT que rota el estado de Alice dos veces sobre el mismo eje), se realiza una operación de prealimentación (feed-forward) en el cubit de Bob y el teletransporte queda consumado.

Dibujo20140530 teletransport protocol - science mag

Parece fácil, pero técnicamente todas las operaciones a realizar son muy delicadas y las probabilidades de éxito de cada una son muy bajas. Por ello la tasa de fallo es enorme. Sin embargo, en un futuro se espera que se realicen mejoras en todas ellas que permitirán tasas de fallo “razonables” para una implementación práctica de este protocolo. Cada día los cubits implementados en diamante muestran sus grandes ventajas y se acercan a la pole position de la carrera hacia el primer ordenador cuántico de interés práctico.



8 Comentarios

  1. La investigación es interesante y merece ser alabada; la terminología es falaz y merece ser denostada.
    El supuesto “teletransporte cuántico” no teletransporta nada material, tan sólo transmite información. Su verdadero nombre es el que le puso su descubridor teórico (un tal Albert Einstein), quién lo denonimó “spukhaften Fernwirkung”, es decir, “acción fantasmal a distancia”.

    1. Confundís el entrelazamiento cuántico (“quantum entaglement”, las famosas “spooky actions” de Einstein) con teletrasportación cuántica que es otra cosa diferente. Informate un poco antes de salir a denostar sin saber de un tema.

  2. Llevo bastante tiempo siguiendo a Francis. Me gusta mucho la facilidad con la que combina terminología técnica avanzada y la claridad del lenguaje claro y conciso de un profesor. Además todo lo referencia a sus abstracts originales. Una delicia.
    Si se me permite, Ignacio, creo q esto no es energía fantasma. Transporta un estado. Usted se refiere a los electrones ¿apareados?, los cuales tienen un spin diferente que solo se expresa así al medir uno de ellos. Siempre diferentes. Si no recuerdo mal hubo una discusión fuerte entre Einstein y Oppenheimer por ello. Aquello del guante y la maleta.
    Salud

  3. Quiero saber si esto no necesita también de que se transmita un componente clásico del estado por un camino separado. Tenía entendido que puedes teletransportar cualquier cosa pero para leer el estado final necesitas un componente clásico también que te llegue por otra vía, como por ejemplo una fibra óptica.

    ¿O es que realmente lograron teletransportar determinísticamente el estado cuántico sin un componente clásico? No violaría esto al límite de la velocidad de la luz para información que indica la Relatividad?

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