Un experimento de la ESA en Tenerife bate el récord mundial de teleportación cuántica

Un equipo internacional de investigación ha empleado la Estación Óptica de Tierra (Optical Ground Station) de la ESA en el Observatorio del Teide, en Tenerife, para establecer un nuevo record de distancia en teleportación cuántica, reproduciendo las características de una partícula de luz a 143 kilómetros de distancia. Investigadores de Austria, Canadá, Alemania y Noruega, con financiación de la ESA, han logrado transferir las propiedades físicas de una partícula de luz, un fotón, a otra partícula mediante teleportación cuántica, estableciendo así un vínculo que cubre los 143 Km que separan el telescopio Jacobus Kapteyn, en la isla canaria de La Palma, y la Estación Óptica de Tierra de la ESA en Tenerife.

Optical set-up generating entangled photons for public demonstrations and education. A blue laser beam passes a crystal which converts a blue photon into two entangled infrared photons (simulated by visible red laser lines in the photo). A similar, although much more complex, setup was used at the Jacobus Kapteyn Telescope on La Palma to generate the pairs of entangled photons for the teleportation experiment.

Credits: IQOQI Vienna, Austrian Academy of Sciences

The Canary Islands are located west of Africa and offer some of the world's best locations for astronomical observations. Several large telescopes are located at the facilities on the volcanic mountains of La Palma (left) and Tenerife (right). This infrastructure on the neighbouring islands enables long-distance laser links over 143 km, an ideal testing distance for laser links between the ground and a satellite, where a similar amount of atmosphere needs to be crossed. This image was acquired on 9 November 2011 by Envisat’s Medium Resolution Imaging Spectrometer (MERIS).

Credits: ESA

Los resultados se publican esta semana en la revista científica Nature.

Ambas partículas deben antes 'entrelazarse'. Una vez hecho esto, la medida de una determinada propiedad física, como la polarización o el espín, generará el mismo resultado en ambas partículas, independientemente de cuán alejadas están y sin que se transfiera físicamente ninguna otra señal entre ellas.

ESA's Optical Ground Station (OGS) is 2400 m above sea level on the volcanic island of Tenerife. Visible green laser beams are used for stabilising the sending and receiving telescopes on the two islands. The invisible infrared single photons used for quantum teleportation are sent from the neighbouring island La Palma and received by the 1 m Telescope located under the dome of the OGS. Initial experiments with entangled photons were performed in 2007, but teleportation of quantum states could only be achieved in 2012 by improving the performance of the set-up. Aside from inter-island experiments for quantum communication and teleportation, the OGS is also used for standard laser communication with satellites, for observations of space debris or for finding new asteroids. The picture is a multiple exposure also including Tenerife's Teide volcano and the Milky Way in the background.

Credits: IQOQI Vienna, Austrian Academy of Sciences

La teleportación cuántica no es copiar, en el sentido más estricto del término, puesto que el acto de transferir información de una partícula a otra destruye la partícula original --sus características se transfieren a la partícula entrelazada-.

Entrelazamieno cuántico Leonard Susskind's on Quantum Entanglements, at Stanford University.

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Cosmology Entrelazamiento cuántico Stanford University

Albert Einstein se refirió al fenómeno del entrelazamiento cuántico como una "especluznante acción a distancia", pero se trata de un fenómeno físico documentado y fundamental en una futura generación de ordenadores ultrapotentes, basados en la teleportación de bits cuánticos o qubits. También es esencial en sistemas inviolables de comunicación encriptada.

"Este logro allana el terreno hacia las comunicaciones cuánticas a larga distancia", ha explicado Eric Wille, supervisor del proyecto para la ESA.

"La primera teleportación cuántica tuvo lugar en condiciones de laboratorio. El desafío aquí ha sido mantener el entrelazamiento entre ambos fotones a una distancia de 143 Km, a pesar de las perturbaciones de las condiciones atmosféricas".

El experimento hubo de ser diseñado con el máximo cuidado, pues exigía una relación señal-ruido muy baja.

Se instalaron detectores de fotones muy sensibles, y se sincronizó los relojes en las estaciones de origen y de destino con una precisión de 3.000 millonésimas de segundo. 
Con esto último los investigadores se aseguraban de que se detectaban los fotones correctos -la precisión máxima que proporciona la señal GPS es de 10.000 millonésimas de segundo-.

Los equipos tuvieron que esperar casi un año, después del fallo de un primer intento debido al mal tiempo.

Los dos telescopios están localizados en terreno volcánico, a 2.400 metros de altura, y deben hacer frente a condiciones meteorológicas duras para este tipo de medidas, como viento, lluvia, nieve y tormentas de polvo.
El experimento finalmente tuvo lugar en mayo pasado, y se logró establecer un nuevo récord en cuanto a distancia de la teleportación.

"El siguiente paso será conseguir la teleportación con un satélite en órbita, para demostrar que la comunicación cuántica es posible a escala global", ha comentado Rupert Ursin, de la Academia Austriaca de Ciencias.

La campaña de medición entre islas se llevó a cabo en el marco del Programa de estudios Generales de la ESA para demostrar que es posible la teleportación cuántica para futuras misiones espaciales.

El experimento es también un excelente ejemplo de cómo los científicos de diferentes Estados Miembros de la ESA pueden aunar fuerzas y llevar a cabo experimentos extraordinarios con la Estación Óptica de Tierra de la ESA.

http://www.esa.int/

http://www.esa.int/esaCP/SEMQMX7YJ6H_Spain_0.html

Teleportación cuántica Conferencia a cargo de Javier García, físico del GILAB de la UdG.

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Computación y Criptografía Cuántica

Introducción a la Computación y Criptografía Cuántica: Supongamos que los bits que utiliza un ordenador se almacenan en estados cuánticos, por ejemplo el estado de un átomo o el de un fotón de luz. ¿Qué cambios se producirían en el procesamiento y la transmisión de la información? En los últimos años una nueva disciplina científica pretende dar respuesta a esta pregunta: la teoría de la información cuántica. A primera vista la diferencia entre información clásica e información cuántica no es grande: mientras un bit puede tomar los valores 0 ó 1 un bit cuántico (qubit) puede tomar esos valores, representados por 0 y 1 , y combinaciones de los mismos, por ejemplo 0 + 1. Sin embargo se han encontrado aplicaciones espectaculares que desafían la comprensión clásica de la teoría de la información: criptografía cuántica, teleportación o algoritmos exponencialmente más rápidos que los algoritmos clásicos.
Video Realizado por el Gabinete de Tele-Educación de la Universidad Politécnica de Madrid.

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