En la teletransportación, el estado de una partícula cuántica, o qubit, se transfiere de un lugar a otro sin enviar la propia partícula. Esta transferencia requiere recursos cuánticos, como el entrelazamiento entre un par adicional de qubits.

En un caso ideal, la transferencia y teletransportación del estado del qubit se puede realizar perfectamente. Sin embargo, los sistemas del mundo real son vulnerables al ruido y las perturbaciones, y esto reduce y limita la calidad de la teletransportación.

Investigadores de la Universidad de Turku, Finlandia, y de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, Hefei, propusieron ahora una idea teórica y realizaron los experimentos correspondientes para superar este problema. En otras palabras, el nuevo enfoque permite alcanzar una teletransportación de alta calidad a pesar de la presencia de ruido.

"El trabajo se basa en la idea de distribuir el entrelazamiento (antes de ejecutar el protocolo de teletransportación) más allá de los qubits utilizados, es decir, explotar el entrelazamiento híbrido entre diferentes grados físicos de libertad", afirma el profesor Jyrki Piilo de la Universidad de Turku. P>

Convencionalmente, la polarización de fotones se ha utilizado para el entrelazamiento de qubits en teletransportación, mientras que el enfoque actual explota el entrelazamiento híbrido entre la polarización y la frecuencia de los fotones.

"Esto permite un cambio significativo en la forma en que el ruido influye en el protocolo y, de hecho, nuestro descubrimiento invierte el papel del ruido de ser dañino a beneficioso para la teletransportación", dice Piilo.

Con el entrelazamiento convencional de qubits en presencia de ruido, el protocolo de teletransportación no funciona. En el caso de que inicialmente haya un enredo híbrido y no haya ruido, la teletransportación tampoco funciona.

"Sin embargo, cuando tenemos entrelazamiento híbrido y añadimos ruido, la teletransportación y la transferencia de estados cuánticos se producen de manera casi perfecta", afirma el Dr. Olli Siltanen, cuya tesis doctoral presentó la parte teórica de la investigación actual.

En general, el descubrimiento permite una teletransportación casi ideal a pesar de la presencia de cierto tipo de ruido cuando se utilizan fotones para la teletransportación.

"Si bien hemos realizado numerosos experimentos sobre diferentes facetas de la física cuántica con fotones en nuestro laboratorio, fue muy emocionante y gratificante ver este desafiante experimento de teletransportación completado con éxito", dice el Dr. Zhao-Di Liu de la Universidad de Ciencia y Tecnología. de China, Hefei.

"Se trata de un importante experimento de prueba de principio en el contexto de uno de los protocolos cuánticos más importantes", afirma el profesor Chuan-Feng Li de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, Hefei.

La teletransportación tiene aplicaciones importantes, por ejemplo, en la transmisión de información cuántica, y es de suma importancia contar con enfoques que protejan esta transmisión del ruido y puedan usarse para otras aplicaciones cuánticas.

Los resultados del estudio actual pueden considerarse como una investigación básica que tiene una importancia fundamental significativa y abre caminos intrigantes para trabajos futuros para ampliar el enfoque a tipos generales de fuentes de ruido y otros protocolos cuánticos.

Más información: Zhao-Di Liu et al, Superación del ruido en la teletransportación cuántica con entrelazamiento híbrido multipartito, Avances científicos (2024). DOI:10.1126/sciadv.adj3435

Información de la revista: Avances científicos

Proporcionado por la Universidad de Turku