Teleportación cuántica superdensa gracias a la forma de “dónut”

Practicar un agujero en el centro del dónut (un invento alimentario de mediados del siglo XIX), permite a la masa que se fríe cocinarse de forma homogénea, por dentro y por fuera. Ahora resulta que el agujero en el centro del dónut también alberga respuestas para un tipo de teleportación de información cuántica más eficiente y fiable, un objetivo esencial para las comunicaciones cuánticas.

La teleportación cuántica es un método para comunicar información desde un lugar a otro sin mover la materia física a la que está unida dicha información. En vez de eso, el remitente (por ejemplo Margarita) y el receptor (por ejemplo Pedro) comparten un par de partículas elementales entrelazadas (en este experimento, fotones, las unidades más pequeñas de la luz) que transmiten información a través de su estado cuántico compartido. En términos más sencillos, Margarita codifica información en la forma del estado cuántico de su fotón. Después envía una clave a Pedro por canales de comunicación tradicionales, indicando qué operación debe este realizar sobre su fotón para preparar el mismo estado cuántico, teleportando así la información.

Varios equipos de investigación de todas partes del globo han logrado realizar la teleportación cuántica en diversas ocasiones desde que fue propuesta por vez primera en 1993, pero los actuales métodos experimentales precisan de recursos amplios y/o solo funcionan con éxito durante una pequeña parte del tiempo.

Ahora, aprovechando las propiedades matemáticas intrínsecas de la forma de un dónut (o toro, en terminología matemática), un equipo de investigación encabezado por el físico Paul Kwiat de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, Estados Unidos, ha dado un gran paso adelante al conseguir llevar a cabo la “teleportación superdensa”. Este nuevo protocolo, creado por el físico Herbert Bernstein, del Hampshire College en Amherst, Massachusetts, Estados Unidos, y miembro del equipo de investigación y desarrollo, reduce en la práctica los recursos y el esfuerzo necesarios para teleportar información cuántica, mejorando al mismo tiempo la fiabilidad de la transferencia.

Con este nuevo protocolo, los investigadores han alcanzado de forma experimental un 88 por ciento de fidelidad de transmisión, el doble del límite superior clásico del 44 por ciento. El protocolo utiliza pares de fotones que están “hiperentrelazados” cuánticamente (entrelazados de manera simultánea en más de una variable de estado, en este caso en polarización y en momento angular orbital), con un número restringido de posibles estados en cada variable. De esta forma, cada fotón puede transportar más información que en experimentos de teleportación cuántica previos.

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