La información cuántica se basa en la posibilidad de escribir mensajes en una partícula cuántica y leerlos de forma fiable. Si, sin embargo, la partícula es relativista, lo que significa que se mueve con velocidades cercanas a la velocidad de la luz, es imposible que las técnicas estándar decodifiquen el mensaje sin ambigüedades, y, por tanto, la comunicación falla.

Gracias a la introducción de un nuevo método, Investigadores de la Universidad de Viena y la Academia de Ciencias de Austria han desarrollado una decodificación confiable de mensajes cuánticos transmitidos a velocidades extremadamente altas. Los resultados, publicado en la revista Cartas de revisión física , abre nuevas posibilidades de aplicaciones tecnológicas en información cuántica y comunicación cuántica.

Imagina la siguiente situación:Anna y Bill quieren intercambiar un mensaje usando una propiedad de una partícula cuántica, decir el giro de un electrón, que es una forma intrínseca de rotación de partículas. Bill necesita el mensaje de Anna lo antes posible, entonces Anna tiene que enviar el electrón a máxima velocidad, muy cerca de la velocidad de la luz. Dado que Anna tiene el electrón localizado en su laboratorio, el principio de incertidumbre de Heisenberg prohíbe definir la velocidad del electrón con precisión arbitraria. Cuando el electrón viaja a una velocidad extremadamente alta, la interacción entre la relatividad especial y la física cuántica hace que el espín y la velocidad del electrón se entrelacen. Debido a esta correlación, que es más fuerte de lo que es clásicamente posible, Bill no puede leer el giro con el método estándar. ¿Pueden Anna y Bill mejorar su estrategia de comunicación?

Un grupo de investigadores dirigido por Časlav Brukner en la Universidad de Viena y el Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica (IQOQI-Viena) de la Academia de Ciencias de Austria ha introducido una alternativa novedosa al alfabeto estándar utilizado por Anna y Bill. Su técnica garantiza que el mensaje, escrito por Anna y leído por Bill, se puede decodificar sin ambigüedades, incluso cuando la partícula se comporta de acuerdo con ambas mecánicas cuánticas, debido al principio de incertidumbre de Heisenberg, y relatividad especial, debido a su muy alta velocidad.

El método novedoso presentado en la revista Cartas de revisión física ofrece una nueva definición del giro de las partículas cuánticas que se mueven muy rápidamente. Por lo tanto, modifica tanto la forma en que Anna escribe el mensaje como la forma en que Bill lo lee. La clave de esta técnica es una "traducción" de la forma en que se escribiría y leería el mensaje entre el alfabeto estándar, utilizado cuando el electrón está en reposo, y el nuevo alfabeto, se utiliza cuando el electrón viaja muy rápido.

“Estos resultados son indicativos de que este procedimiento de traducción podría abrirse a nuevas aplicaciones en información cuántica relativista, "dice Flaminia Giacomini, el autor principal del artículo. Por ejemplo, esta técnica podría ser útil en la comunicación cuántica basada en satélites en la que una partícula que lleva un mensaje tiene que viajar rápidamente entre dos puntos lejanos.