Los investigadores en China han teletransportado un fotón desde el suelo a un satélite que está en órbita a más de 500 kilómetros.

El año pasado, un cohete de Long March 2D despegó del Centro de Lanzamiento de Satélites de Jiuquan en el Desierto de Gobi llevando un satélite llamado Micius, llamado así por un antiguo filósofo chino que murió en 391 aC. El cohete colocó Micius en una órbita Sun-síncrono de modo que pase sobre el mismo punto en la tierra en la misma hora cada día.

Micius es un receptor de fotones altamente sensible que puede detectar los estados cuánticos de los fotones individuales disparados desde el suelo. Eso es importante porque debería permitir a los científicos probar los bloques de construcción tecnológicos para varias hazañas cuánticas tales como enredos, criptografía y teletransporte.

Hoy, el equipo de Micius anunció los resultados de sus primeros experimentos. El equipo creó la primera red cuántica de satélite a tierra, en el proceso rompiendo el récord de la distancia más larga sobre la cual se ha medido el enredo. Y han utilizado esta red cuántica para teletransportar el primer objeto desde el suelo hasta la órbita.

La teleportación se ha convertido en una operación estándar en laboratorios de óptica cuántica en todo el mundo. La técnica se basa en el extraño fenómeno del enredo. Esto ocurre cuando dos objetos cuánticos, como los fotones, se forman en el mismo instante y punto en el espacio y comparten la misma existencia. En términos técnicos, se describen por la misma función de onda.

Lo curioso del enredo es que esta existencia compartida continúa incluso cuando los fotones están separados por grandes distancias. Así que una medida sobre una influencia inmediatamente el estado de la otra, independientemente de la distancia entre ellos.

En la década de 1990, los científicos se dieron cuenta de que podían usar este enlace para transmitir información cuántica desde un punto del universo a otro. La idea es "descargar" toda la información asociada con un fotón en un lugar y transmitirlo a través de un enlace enredado a otro fotón en otro lugar.

Este segundo fotón toma entonces la identidad de la primera. A todos los efectos, se convierte en el primer fotón. Esa es la naturaleza de la teleportación y se ha realizado muchas veces en laboratorios en la Tierra.

La teleportación es un elemento fundamental para una amplia gama de tecnologías. "El teletransporte de larga distancia ha sido reconocido como un elemento fundamental en protocolos tales como redes cuánticas a gran escala y computación cuántica distribuida", dice el equipo chino.

En teoría, no debe haber una distancia máxima sobre la cual esto pueda ser hecho. Pero el enredo es algo frágil porque los fotones interactúan con la materia en la atmósfera o dentro de las fibras ópticas, causando que el enredo se pierda.

Como resultado, la distancia sobre la cual los científicos han medido el enredo o la teletransportación está severamente limitada. "Los experimentos anteriores de teletransporte entre lugares lejanos se limitaron a una distancia del orden de 100 kilómetros, debido a la pérdida de fotones en las fibras ópticas o en los canales terrestres de espacio libre", dice el equipo.

Pero Micius cambia todo eso porque orbita a una altitud de 500 kilómetros, y para la mayor parte de esta distancia, cualquier fotón que haga el viaje viaja a través del vacío. Para minimizar la cantidad de atmósfera en el camino, el equipo chino estableció su estación terrestre en Ngari en el Tíbet a una altitud de más de 4.000 metros. Así que la distancia desde el suelo al satélite varía de 1.400 kilómetros cuando está cerca del horizonte a 500 kilómetros cuando está sobrecargada.

Para realizar el experimento, el equipo chino creó pares de fotones enredados en el suelo a una tasa de alrededor de 4.000 por segundo. Luego enviaron uno de estos fotones al satélite, que pasaba por encima todos los días a medianoche. Mantuvieron el otro fotón en el suelo.

Finalmente, midieron los fotones en el suelo y en órbita para confirmar que el enredo estaba ocurriendo, y que fueron capaces de teletransportar fotones de esta manera. Más de 32 días, enviaron millones de fotones y encontraron resultados positivos en 911 casos. "Informamos de la primera teleportación cuántica de qubits independientes de un solo fotón, desde un observatorio terrestre hasta un satélite de baja órbita terrestre, a través de un canal de enlace ascendente, con una distancia de hasta 1400 km", dice el equipo chino.

Esta es la primera vez que cualquier objeto ha sido teletransportado de la Tierra a la órbita, y rompe el registro de la distancia más larga para el enredo.

Es un trabajo impresionante que prepara el escenario para objetivos mucho más ambiciosos en el futuro. "Este trabajo establece el primer enlace tierra-satélite para la teleportación cuántica fiel y de ultra-larga distancia, un paso esencial hacia la Internet cuántica a escala global", dice el equipo.

También muestra el obvio dominio de China y el liderazgo en un campo que, hasta hace poco, estaba liderado por Europa y los EE.UU.-Micius sin duda habría quedado impresionado. Pero una pregunta importante ahora es cómo responderá Occidente.