"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 de regreso a Starship 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 forma que normalmente se muestra en la televisión. En el mundo cuántico la teletransportación implica el transporte de información, en lugar del transporte de materia.

El año pasado, los científicos confirmaron que la información podía transmitirse entre fotones en chips de computadora incluso cuando los fotones no estaban físicamente vinculados.

Ahora, según una nueva investigación de la Universidad de Rochester y la Universidad de 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, explorar nuevas formas de crear interacciones cuántico-mecánicas entre electrones distantes. La investigación es un paso importante para mejorar la computación cuántica, cuales, Sucesivamente, tiene el potencial de revolucionar la tecnología, medicamento, y 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 las propiedades de otra, incluso cuando las partículas están separadas por una gran distancia. La teletransportación cuántica involucra a dos partículas entrelazadas 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 ser "0" o "1, "pero los qubits pueden ser tanto" 0 "como" 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.

Qubits hechos de electrones individuales, sin embargo, también son prometedoras para la transmisión de 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 ".

Creando pares entrelazados de qubits de electrones que abarcan largas distancias, que se requiere para la teletransportación, ha demostrado ser un desafío, aunque:mientras que los fotones se propagan naturalmente a largas distancias, los electrones suelen estar 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 pueden apuntar hacia arriba o hacia abajo. La dirección del polo, ya sea que el polo norte apunte 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 el mismo lugar al mismo tiempo. Es decir, dos electrones en el mismo estado cuántico no pueden colocarse 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 de 'intercambio de entrelazamientos, 'en el que creamos un entrelazamiento entre dos electrones a pesar de que las partículas nunca interactúan, y 'teletransportación de puerta cuántica, 'una técnica potencialmente útil para la computación cuántica mediante la teletransportación, "Dice Nichol." Nuestro 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 proporcionar más evidencia de las capacidades sorprendentemente útiles de los electrones individuales en semiconductores de qubit.