La física cuántica posee la llave que algún día nos permitirá trasladarnos de forma instantánea a lugares remotos. La reciente creación de un dispositivo capaz de estar quieto y en movimiento a la vez nos acerca al don de la ubicuidad. El teletransporte está más cerca.
Todos hemos soñado alguna vez con el teletransporte. Pestañear y aparecer en la otra punta del mundo, evitar para siempre los accidentes de tráfico, enviar al paro a los controladores aéreos… Corría el año 1877 cuando el estadounidense David Page Mitchell escribió El hombre sin cuerpo, relato sobre un científico visionario que conseguía desarmar los átomos de un gato mediante la electricidad y transmitirlos a través de un cable de teléfono para recomponerlos al otro lado. ¡Eureka!
Por desgracia, cuando pretendía repetir la hazaña consigo mismo la batería se agotaba a mitad del proceso… y sólo lograba transmitir su cabeza, que desde entonces permanecía viva en el Museo de Historia Natural de Nueva York narrando su desventurado experimento a los visitantes. Así nació el teletransporte en la ciencia ficción, ámbito en el que permanecería recluido durante los 120 años siguientes…
Hasta 1997. En esa fecha, el físico austriaco Anton Zeilinger fue capaz de teletransportar dos fotones de una orilla a otra del Danubio a su paso por Viena, demostrando que la posibilidad de teletransportar información cuántica no era sólo una teoría. Pero primero hablemos de la teleportación a la que usted y yo estamos acostumbrados, Sr. Spock.
El erróneo modelo “Star Trek”.
Cuando pensamos en teletransporte, la primera imagen que acude a nuestra mente es la inspirada en la ciencia ficción, y muy posiblemente en las series y películas de Star Trek: un dispositivo computerizado que 'escanea' a las personas para determinar la posición exacta de todas y cada una de sus partículas, las desmantela y las envía a través de un rayo hasta el punto en el que volverán a ser estructuradas.
Pero este enfoque de la teleportación, al margen del problema filosófico inherente a ella, choca con la relación de indeterminación de Heisenberg, que establece la imposibilidad de calcular con precisión variables como la posición de una partícula elemental o su cantidad de movimiento, y mucho menos desmantelarla.
La física sólo permite hacer una aproximación muy exacta, pero nunca perfectamente exacta: si queremos saber la posición y velocidad de un electrón, para realizar la medida (para poder 'ver' de algún modo el electrón) es necesario que un fotón de luz choque con el electrón, lo que modificaría su posición y velocidad; es decir, por el hecho de realizar la medida, el experimentador modifica los datos, introduciendo un error imposible de evitar por muy perfectos que sean sus instrumentos. Vamos, que, a escala cuántica, la foto siempre sale movida: el 'escaneo' molecular de una persona resultaría siempre defectuoso. Ahora, volvamos a las orillas del Danubio, en 1997.
La opción cuántica
Zeilinger, también conocido por el apodo de Mr. Teletransporte y actual decano de la Universidad de Viena, construyó, con la ayuda de su equipo, un canal cuántico de 600 metros de longitud con fibra de vidrio que atravesaba el lecho del río y entrelazó dos fotones a los que llamó Alice (A) y Bob (B) –nombres que desde entonces se siguen usando como tradición en todos los experimentos de teletransporte–.
El entrelazamiento cuántico es un fenómeno en el cual se establecen correlaciones entre las propiedades físicas observables de un objeto; así, dos partículas entrelazadas, aunque estén separadas entre sí, guardarán relación: si cambia una, la otra sufrirá una variación instantánea. Dicho de otra forma, una partícula entrelazada siempre 'sabe' lo que la otra está haciendo.
De este modo, si tuviéramos una tercera partícula, Carol (C), que sólo estuviera comunicada con Bob, y quisiéramos transmitir una información (un estado cuántico) de Alice a Carol, bastaría con actuar sobre Alice para que Carol recibiese la información al instante. En 2007, un equipo de investigadores europeos consiguió realizar una comunicación cuántica entre dos puntos separados por una distancia de 144 kilómetros entre las islas de La Palma y Tenerife, demostrando que el efecto cuántico del entrelazamiento se mantiene cuando a las partículas las separan grandes distancias.
Futuras aplicaciones
¿Nos servirán estos experimentos para llegar a teletransportar a personas algún día? El Dr. Fernando J. Ballesteros, del Observatorio Astronómico de la Universidad de Valencia, lo duda: “Lamentablemente, y a pesar de su nombre, estos experimentos no teletransportan materia ni objetos ni energía, sino los cambios de estado entre dos objetos cuánticos, cuyos estados estén previamente entrelazados.
Por ejemplo, en dos átomos de carbono cuyas rotaciones (spin) estén entrelazadas, el cambio en la dirección de giro de uno de ellos afectaría automáticamente a la del otro. Es decir, si el teletransporte cuántico sirve para algo, es sólo para transmitir información. Por ello se está investigando su uso para mandar mensajes que sean imposibles de desencriptar, o para hacer ordenadores ultrarrápidos basados en computación cuántica”.
La omnipresencia es posible
De momento, los científicos siguen, pico y pala, desarrollando las posibilidades del entrelazamiento cuántico. Primero trabajaron con fotones, luego con átomos y, a continuación, con iones. El año pasado, el físico Masahiro Hotta, de la Universidad de Tohoku (Japón), desarrolló una teoría según la cual se podría utilizar el entrelazamiento cuántico para transmitir no sólo datos, sino también energía.
Hotta cree que 'inyectando' energía a la partícula A y destruyendo ésta, el principio de conservación haría que dicha energía se teletransportase hasta la partícula B. De demostrarse esta teoría, todas las redes de tendidos eléctricos que decoran los paisajes tendrían los días contados. Si fuésemos capaces de estar en dos sitios al mismo tiempo… ¿Es eso posible? Respuesta de tu cuñado: “No, sólo si eres Dios o Usain Bolt”. Respuesta de la física cuántica: “Pues, oye, quizá sí”.
¿Una paradoja?
La revista Science ha elegido como descubrimiento científico más importante en el 2010 el realizado por los físicos Andrew Cleland y John Martinis, de la Universidad de California (EE.UU.): un dispositivo capaz de encontrarse en dos estados cuánticos simultáneos, con sus moléculas vibrando mucho y poco a la vez. Una paradoja física que no es tal en el mundo cuántico. El Dr. Ballesteros nos lo explica: “Una de las cosas más extrañas del universo es que, a pequeña escala, la naturaleza es borrosa: una partícula elemental, como un electrón, puede estar en dos sitios al mismo tiempo.
Pero esto no ocurre cuando consideramos objetos mayores, como una pelota o una persona. ¿Dónde está el límite? ¿A partir de qué tamaño deja de funcionar la magia de la cuántica? Antes creíamos que el tamaño atómico era el límite, pero la máquina cuántica de Cleland y Martinis, una plaquita de 30 micras, es mucho mayor y consigue al mismo tiempo vibrar y no vibrar.
Sus inventores creen que la clave está en aislar el dispositivo de toda interferencia. Y ahora planean hacer máquinas cuánticas cada vez más grandes, para ver dónde desaparece el comportamiento cuántico. ¿Conseguirán llegar al tamaño de los seres humanos? Si es así, ¿se podrá lograr que una persona esté a la vez en dos sitios?”. Esperaremos ansiosos las respuestas, con el anhelo de no tener que rellenar el depósito del coche nunca más.
Autor: Pedro Estrada
