La comunicación cuántica es misteriosa, pero una de sus posibilidades impensables es la comunicación contrafactual, un tipo de comunicación cuántica en la que ninguna partícula viaja entre los destinatarios. Físicos teóricos ya habían propuesto la posibilidad de esta forma de comunicación. Y ahora, por primera vez, investigadores en China lograron llevarla a cabo en un experimento al transferir una imagen de mapa de bits, en blanco y negro, hacia otra sin enviar partículas físicas.
La comunicación contrafactual no es lo mismo que la teleportación cuántica
La teleportación cuántica está basada en el principio de entrelazamiento cuántico, en el que dos partículas se enlazan de tal modo que lo que le sucede a una automáticamente afecta a la otra, sin importar la distancia que exista entre ellas.
Einstein se refirió a este fenómeno como “la acción fantasmal a distancia,” y los científicos ya han sido capaces de usarla para enviar mensajes a larga distancia. Pero esa forma de teleportación cuántica depende —de un modo u otro— de la transmición de partículas. Las dos partícuas normalmente requieren estar juntas para entrelazarse antes de ser enviadas a la gente, es decir, que inician en un lugar y necesitan ser transmitidas a otro sitio antes de que la comunicación entre ambas pueda ocurrir.
Alternativamente, las partículas pueden entrelazarse a distancia, pero normalmente esto requiere otra partícula —como por ejemplo un fotón (partícula de luz)— que viaje entre ambas.
El Efecto de Zeno
La comunicación contrafactual cuántica no depende del entrelazamiento cuántico sino que ocurre gracias a un fenómeno llamado el efecto cuántico de Zeno. Este fenómeno ocurre cuando un sistema cuántico inestable se mide repetidamente.
En el mundo cuántico, cuando se observa un sistema, o se mide, el sistema cambia. Y en este caso las partículas inestables nunca pueden decaer mientras son medidas (tal y como ocurre con la tetera observada que nunca hierve), entonces el efecto cuántico de Zeno crea un sistema que se congela de manera efectiva con una alta probabilidad.
La comunicación cuántica contrafactual basada en el efecto cuántico de Zeno requiere un canal cuántico que opere entre los dos destinatarios, lo que significa que siempre hay la posibilidad de que una partícula cuántica pueda cruzar el canal. Si eso sucede, el sistema es descartado y se re-configura.
Para establecer un sistema tan complejo, investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China colocaron dos detectores de fotones en los puertos de salida en el último de una serie de divisores de luz.
Según el experimento, debido al efecto cuántico de Zeno, el sistema se congeló en cierto estado, haciendo posible predecir cuál de los detectores se activaría cada vez que los fotones pasaran.
Esto fue posible debido a que en el mundo cuántico toda partícula de luz pede ser completamente descrita por funciones de onda, en vez de partículas. Así es que mediante la incrustación de mensajes en la luz, los investigadores fueron capaces de transmitir este mensaje sin haber enviado una partícula de forma directa. El equipo de investigadores explicó que el fundamento básico para este experimento proviene de la tecnología holográfica.
De este modo, tras comunicar todos los bits, los investigadores pudieron reensamblar una imagen bitmap monocromática de un nudo chino. Esto no sólo es una gran paso dentro de la comunicación cuántica, pues esta tecnología —dicen— también podría usarse para transmitir imágenes a artefactos antiguos que no soportan el brillo de la luz directa sobre ellos.
Los resultados de la investigación tendrán que ser verificados por investigadores externos para asegurarse de que lo que los investigadores asiáticos vieron es un ejemplo verdadero de de comunicación cuántica contrafactual.
La investigación fue publicada por la revista: Proceedings of the National Academy of Sciences.
Fuente: Science Alert.
