Un equipo de investigadores de la Universidad Nacional de Yokohama, en Japón, ha conseguido telentransportar, de forma segura, información cuántica al inviolable interior de un diamante. El trabajo, recién publicado en Communications Physics, tiene profundas implicaciones sobre cómo se almacenará y compartirá la información más sensible en el futuro.
"La teletransportación cuántica - asegura Hideo Kosaka, autor principal del estudio- permite la transferencia de información cuántica a un espacio que es inaccesible. Y también permite la transferencia de información a una memoria cuántica sin revelar ni destruir la información almacenada".
El "espacio inaccesible", en este caso, han sido los átomos de carbono de un diamante. Esos átomos están enlazados, pero independientes, por lo que un diamante contiene los ingredientes perfectos para llevar a cabo la teletransportación cuántica.
En su núcleo, un átomo de carbono tiene seis protones y seis neutrones, rodeados por seis electrones que orbitan a su alrededor. Cuando los átomos de carbono se unen para formar un diamante, forman una red extraordinariamente fuerte. Sin embargo, en ocasiones los diamantes pueden presentar defectos cuando un átomo de nitrógeno ocupa el lugar donde debería de haber otro átomo de carbono. El defecto se conoce como "centro vacante de nitrógeno".
En esos casos, y completamente rodeado por átomos de carbono, la estructura del átomo de nitrógeno crea lo que Kosaka ha llamado "nanomagneto". Para poder manipular un electrón y un isótopo de carbono en esa "vacante", Kosaka y su equipo conectaron un cable de apenas un cuarto del grosor de un cabello humano a la superficie de un diamante. Después utilizaron un microondas y una onda de radio en el cable para formar un campo magnético que oscilara alrededor del diamante. Finalmente, regularon el microondas para crear, de forma controlada, las mejores condiciones para la transferencia de información cuántica al interior del diamante.
Comunicaciones cuánticas
A partir de este punto, Kosaka utilizó el nanomagneto de nitrógeno para anclar un electrón. Utilizando el microondas y las ondas de radio, en efecto, Kosaka consiguió forzar el spin (o momento angular) del electrón para que quedara entrelazado con el spin de un núcleo de carbono. El spin del electrón puede alterarse bajo el campo magnético creado por el nanomagneto, lo que le hace susceptible al entrelazamiento. Una vez que ambas piezas estuvieron entrelazadas (lo cual significa que sus características físicas ya no se pueden describir individualmente), Kosaka aplicó un fotón que contenía información cuántica para que fuera absorbido por el electrón.
Esa absorción permitió que el estado de polarización del fotón se transfiriera al carbono, que estaba mediado por el electrón entrelazado. En otras palabras, consiguió que la información cuántica del fotón se teletransportara al diamante. El proceso se puede repetir de forma que la información pueda ir pasando de un nodo, o repetidor cuántico a otro a lo largo del campo cuántico, lo que en teoría permitiría enviar información a través de grandes distancias, algo que hasta ahora no era posible.
"Nuestro objetivo final -concluye Kosaka- es lograr repetidores estables para comunicaciones cuánticas a larga distanciay computadoras cuánticas distribuidas para poder hacer computación cuántica a gran escala".
