"Transpórtame" es una de las frases más famosas de la serie Star Trek. Es el comando que se emite cuando un personaje desea teletransportarse desde una ubicación remota a la nave espacial Enterprise.
Si bien la teletransportación humana existe solo en la ciencia ficción, la teletransportación es posible en el mundo subatómico de la mecánica cuántica, aunque no de la manera que se describe típicamente en la televisión. En el mundo cuántico, la teletransportación implica el transporte de información, más que el transporte deimportar.
El año pasado, los científicos confirmaron que la información podría transmitirse entre fotones en chips de computadora incluso cuando los fotones no estuvieran vinculados físicamente.
Ahora, según una nueva investigación de la Universidad de Rochester y la Universidad Purdue, la teletransportación también puede ser posible entre electrones.
en un artículo publicado en Comunicaciones de la naturaleza y uno para aparecer en Revisión física X , los investigadores, incluido John Nichol, profesor asistente de física en Rochester, y Andrew Jordan, profesor de física en Rochester, exploran nuevas formas de crear interacciones mecánico-cuánticas entre electrones distantes. La investigación es un paso importante para mejorarcomputación cuántica, que, a su vez, tiene el potencial de revolucionar la tecnología, la medicina y la ciencia al proporcionar procesadores y sensores más rápidos y eficientes.
'Acción espeluznante a distancia'
La teletransportación cuántica es una demostración de lo que Albert Einstein llamó "acción espeluznante a distancia", también conocida como entrelazamiento cuántico. En el entrelazamiento, uno de los conceptos básicos de la física cuántica, las propiedades de una partícula afectan alpropiedades de otra, incluso cuando las partículas están separadas por una gran distancia. La teletransportación cuántica implica dos partículas entrelazadas distantes en las que el estado de una tercera partícula "teletransporta" instantáneamente su estado a las dos partículas entrelazadas.
La teletransportación cuántica es un medio importante para transmitir información en la computación cuántica. Mientras que una computadora típica consta de miles de millones de transistores, llamados bits, las computadoras cuánticas codifican información en bits cuánticos o qubits. Un bit tiene un solo valor binario, que puede serya sea "0" o "1", pero los qubits pueden ser "0" y "1" al mismo tiempo. La capacidad de los qubits individuales para ocupar simultáneamente varios estados subyace al gran poder potencial de las computadoras cuánticas.
Los científicos han demostrado recientemente la teletransportación cuántica mediante el uso de fotones electromagnéticos para crear pares de qubits entrelazados de forma remota.
Sin embargo, los qubits hechos de electrones individuales también son prometedores para transmitir información en semiconductores.
"Los electrones individuales son qubits prometedores porque interactúan muy fácilmente entre sí, y los qubits de electrones individuales en semiconductores también son escalables", dice Nichol. "La creación confiable de interacciones a larga distancia entre electrones es esencial para la computación cuántica".
Sin embargo, la creación de pares entrelazados de qubits de electrones que abarcan largas distancias, lo cual es necesario para la teletransportación, ha resultado un desafío: mientras que los fotones se propagan naturalmente a largas distancias, los electrones generalmente están confinados en un solo lugar.
pares de electrones entrelazados
Para demostrar la teletransportación cuántica utilizando electrones, los investigadores aprovecharon una técnica desarrollada recientemente basada en los principios del acoplamiento de intercambio de Heisenberg. Un electrón individual es como una barra magnética con un polo norte y un polo sur que puede apuntar hacia arriba o hacia abajoLa dirección del polo, ya sea que el polo norte esté apuntando hacia arriba o hacia abajo, por ejemplo, se conoce como momento magnético del electrón o estado de espín cuántico. Si ciertos tipos de partículas tienen el mismo momento magnético, no pueden estar en elEn el mismo lugar al mismo tiempo. Es decir, dos electrones en el mismo estado cuántico no pueden sentarse uno encima del otro. Si lo hicieran, sus estados cambiarían de un lado a otro en el tiempo.
Los investigadores utilizaron la técnica para distribuir pares de electrones entrelazados y teletransportar sus estados de giro.
"Proporcionamos evidencia para el 'intercambio de entrelazamiento', en el que creamos un entrelazamiento entre dos electrones aunque las partículas nunca interactúan, y la 'teletransportación de puerta cuántica', una técnica potencialmente útil para la computación cuántica mediante la teletransportación", dice Nichol.el trabajo muestra que esto se puede hacer incluso sin fotones ".
Los resultados allanan el camino para futuras investigaciones sobre teletransportación cuántica que involucran estados de espín de toda la materia, no solo fotones, y brindan más evidencia de las capacidades sorprendentemente útiles de los electrones individuales en semiconductores qubit.
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