El teletransporte cuántico ha avanzado significativamente hacia aplicaciones prácticas tras los experimentos realizados por investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China. Los hallazgos, publicados en la revista Nature Physics, representan la primera evidencia directa de que el teletransporte cuántico puede superar la transmisión directa de fotones en un canal de comunicación compartido.

La comunicación cuántica utiliza fotones, las partículas de luz, para transportar información cuántica. Sin embargo, conforme estos fotones viajan a través de fibras ópticas o el espacio libre, muchos se dispersan o se absorben. Esta pérdida de fotones se vuelve más severa en distancias mayores, lo que hace que la comunicación cuántica confiable sea particularmente difícil de lograr.

Para superar esta limitación, el equipo de investigadores recurrió al teletransporte cuántico, un proceso que transfiere el estado cuántico de una partícula a otra mediante el entrelazamiento cuántico, sin mover físicamente la partícula en sí. El entrelazamiento cuántico es un fenómeno en el que dos o más partículas se conectan de manera que medir una determina instantáneamente el estado de la otra, independientemente de la distancia entre ellas.

Según Chaoyang Lu, investigador de física y coautor del estudio, "en la ciencia de la información cuántica, hemos llegado a una etapa donde el objetivo central ya no es simplemente demostrar efectos cuánticos fascinantes, sino mostrar que las tecnologías cuánticas pueden superar las mejores alternativas clásicas en tareas bien definidas".

Los científicos han estudiado el teletransporte cuántico durante más de cuatro décadas. Sin embargo, hasta ahora no habían comparado directamente el teletransporte cuántico con el envío de fotones a través del mismo canal de comunicación.

El equipo chino creó un esquema completamente óptico que prepara remotamente pares de fotones entrelazados de alta calidad. Esto permite que el teletransporte proceda incluso cuando los canales de comunicación sufren pérdidas significativas de fotones.

El método del equipo produce seis fotones, mide cuatro de ellos y luego utiliza las mediciones para crear un par entrelazado de Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) en los dos fotones restantes. El par entrelazado evita en gran medida las pérdidas de transmisión, lo que mejora la confiabilidad del teletransporte.

Para probar el método, el equipo utilizó un canal de comunicación cuidadosamente calibrado con aproximadamente uno por ciento de transmisión. Evaluaron tanto la eficiencia como la fidelidad de los estados cuánticos teletransportados y compararon los resultados.

El teletransporte cuántico alcanzó una eficiencia de transmisión casi tres veces mayor que el envío directo de fotones a través del mismo canal con pérdidas. Esto marcó la primera evidencia de que el teletransporte puede superar la transmisión directa de fotones.

Según el equipo de investigación, el trabajo sugiere que el teletransporte cuántico podría convertirse en una herramienta práctica para futuros sistemas de comunicación cuántica. "Demostrar una ventaja de teletransporte bajo condiciones de red realistas sería un paso importante hacia aplicaciones prácticas", continuó Lu.

Los investigadores creen que el método podría apoyar el desarrollo de relevadores cuánticos, repetidores cuánticos y procesadores cuánticos interconectados. Planean probarlo en enlaces de fibra óptica real y redes cuánticas.

También tienen como objetivo expandir el método para preparar estados entrelazados más complejos, como los estados de Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ). "Estos recursos podrían permitir protocolos más poderosos en redes cuánticas y ayudar a demostrar ventajas cuánticas genuinas en comunicación, computación distribuida y procesamiento de información cuántica en red", concluyó Lu.

Los hallazgos abren la puerta a aplicaciones prácticas en sistemas de comunicación cuántica de próxima generación, donde la confiabilidad y la eficiencia son críticas para la transmisión segura de información a largas distancias.