Describen cómo teletransportar energía

Credito: MIT Technology review

Lo malo de la palabra “teletransporte” es que fue usada por primera vez en la ciencia ficción (principalmente popularizada por Star Trek) y su uso reciente en la Física trae a la mente del lector no iniciado unas propiedades casi mágicas.

Hasta ahora lo que se ha conseguido teletransportar es el estado cuántico de una partícula a otra situada a una cierta distancia.

Primero teletransportaron fotones, luego átomos e iones. Ahora un físico ha descubierto cómo hacerlo con la energía, una técnica que tiene profundas implicaciones para el futuro de la física.

En 1993, Charlie Bennett junto con sus compañeros del Centro de Investigación Watson del IBM en Nueva York mostraron cómo transmitir información cuántica de un punto del espacio a otro sin atravesar el espacio intermedio. Desde entonces se han conseguido batir distintas marcas de distancias. El récord está ahora en unos 100 km. Hay que recalcar que la partícula no desaparece de un sitio para aparecer en otro, sino que lo que se teletransporta es el estado de la partícula, digamos que “se copia” el estado de una partícula y se le “pega” a otra partícula localizada en otro sitio.

Esta técnica se basa en el extraño fenómeno cuántico conocido como entrelazamiento, en el que dos partículas comparten la misma existencia. Esta profunda conexión implica que una medición llevada a cabo en una partícula, influye inmediatamente sobre la otra, aunque estén separadas por años luz de distancia. Bennett y sus compañeros elaboraron una forma de explotar esto para enviar información. La influencia entre las dos partículas puede ser inmediata, y aunque no lo parezca, el proceso no viola la relatividad de Einstein. Llamaron a esta técnica teletransportación.

Dado que las partículas cuánticas son indistinguibles entre ellas, excepto por la información cuántica que llevan, no es necesario transmitir las partículas en sí mismas. Una idea más simple es enviar la información que la partícula contiene y asegurarse de que en el otro extremo hay al menos una partícula para asumir esa identidad. Desde entonces, los físicos han usado estas ideas para teletransportar fotones, átomos e iones. Y no es demasiado difícil imaginar que en un futuro no muy lejano las moléculas y tal vez incluso los microorganismos puedan ser teletransportados.

Masahiro Hotta, de la Universidad de Tohoku en Japón, ha llegado con una idea mucho más exótica. ¿Por qué no utilizar los mismos principios cuánticos para teletransportar energía?

Hasta ahora se pensaba que este tipo de teletransporte sería muy sensible a la distancia y que sólo se podría realizar cuando la distancia fuese muy corta, pero una nueva propuesta sostiene que se podría teletransportar energía a distancias muy grandes, al menos en la teoría.

A partir de una serie de artículos publicados en los últimos años, Hotta describe su idea y sus implicaciones. El proceso de teletransportación implica hacer una medición de cada una de las partículas entrelazadas. Señala que la medición de la primera partícula inyecta energía cuántica en el sistema. A continuación, muestra que eligiendo cuidadosamente la medición a hacer en la segunda partícula, es posible extraer la energía original.

Todo esto es posible porque siempre hay fluctuaciones cuánticas en la energía de cualquier partícula. El proceso de teletransportación te permite inyectar energía en una parte del universo y extraerla en otra parte utilizando las fluctuaciones cuánticas de la energía. Por supuesto, la energía total del sistema en su conjunto no cambia.

Credito: DemonDeLuxe

Él da el ejemplo de una cadena de iones entrelazados que oscilan atrás y adelante en un campo eléctrico, un poco como las bolas de Newton. El hecho de medir el estado del primer ión le inyecta energía al sistema en la forma de un fonón, una oscilación cuántica. Según Hotta, si se realiza la medida adecuada en el último ión, se puede extraer esa energía. Como en principio esto se puede hacer a la velocidad de la luz, el fonón no viaja a través de los iones intermedios. La energía se ha transmitido sin viajar a través del espacio intermedio. Eso es la teletransportación.

Aún no está del todo claro cómo se podría aprovechar esta capacidad de teletransportar energía. Si se os ocurre alguna idea, la podéis dejar en los comentarios.

Pero lo realmente interesante es las implicaciones que esto tiene para los cimientos de la física. El enfoque de Hotta da a los físicos una formar de explorar la relación entre la información cuántica y la energía cuántica por primera vez.

Hay una sensación creciente de que las propiedades del Universo se describen mejor no por las leyes que describen la materia sino por las leyes que rigen la información. Esto parece ser cierto para el mundo cuántico y para la relatividad, aunque actualmente se está estudiando para el caso de la relatividad general.

Una cosa interesante de notar es que con este tipo de pensamientos uno no sabe hasta donde seríamos capaces de llegar.

Fuente: MIT Technology review

Traducción y adaptación: Sara Muñoz. Grado en física y divulgadora científica.