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Bob aplica la transformación             sobre su qubit, de acuerdo a los bits recibidos      donde        es   la matriz ...
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La versión original de este artículo ha sido extraída del siguiente texto con el permiso del autor: Notas de  las Charlas ...
TELETRANSPORTACION CUANTICALa mayor teletransportación cuántica de la historia ha sido conseguida por el equipo delprofeso...
En base a este razonamiento, desde 1997 se ha comprobado que la teletransportación esposible, siempre referida a partícula...
Junto al enredoLo que hacen en el experimento estos fotones gemelos es jugar el papel de terminalespara la transmisión. Se...
fotones del enredo y el segundo fotón reproduce la alteración del primeroinstantáneamente, sin que medie ninguna influenci...
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Teleportacion cuantica

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Teleportacion cuantica

  1. 1. La teleportación es una tecnología cuántica única que transfiere un estado cuántico a una localizaciónarbitrariamente alejada usando un estado de entrelazamiento cuántico distribuido y la transmisión de ciertainformación clásica. La teleportación cuántica no transporta energía o materia, ni permite la comunicación deinformación a velocidad superior a la de la luz, pero es útil en comunicación y computación cuánticas.Contenido 1 Realización 2 Formulación 3 Intercambio de entrelazamiento 4 Véase también 5 Enlace externo 6 ReferenciasRealizaciónA continuación se presenta un experimento realizado en el CERN a través de qubits y computación cuántica:El objetivo de esta técnica es transmitir un qubit entre Alice (emisor) y Bob (receptor) mediante el envío de dosbits clásicos. Previamente, Alice y Bob deberán compartir un estado entrelazado (entangled).Los pasos a seguir por Alice y Bob son los siguientes: Alice y Bob preparan un estado entrelazado como el que sigue: . Alice y Bob se separan. Alice se queda con el primer qubit del par entrelazado y Bob se lleva el segundo. Alice desea ahora transmitir el qubit a Bob. Alice operará sobre dos qubits: el primero es el qubit que quiere transmitir y el segundo es el primer qubit del par entrelazado, que ella tiene en su poder. Alice primero aplica la compuerta cuántica CNOT a sus dos qubits. Alice aplica la compuerta cuántica Hadamard al primero de sus dos qubits. Alice realiza una medición sobre ambos qubits y obtiene los dos bits clásicos , que envía a Bob por un canal de comunicación clásico.
  2. 2. Bob aplica la transformación sobre su qubit, de acuerdo a los bits recibidos donde es la matriz de Pauli y la matriz de Pauli . El resultado obtenido por Bob en su qubitserá .Formulación Esquema de la teleportación cuántica.El esquema completo de la teleportación cuántica se muestra en la figura de la derecha, donde es el qubita teleportar y es el estado entrelazado auxiliar.Veamos, la entrada al circuito es:que puede escribirse:Esta entrada pasa a través de una puerta CNOT, cuya función es: ,con lo que en nuestro circuito obtenemos:
  3. 3. A continuación atraviesa la puerta de Hadamard (bloque H en la figura), cuya función es ,con lo cual en la figura obtenemos:Ahora Alice hace la medición de sus dos qubits y obtiene uno de los cuatro b1b2 posibles. El sistema colapsaal estadoAlice envía la información que obtiene en la medición ( ) a Bob, que sabrá cuál de los cuatro términos esrealmente el que tiene en su poder (estos términos varían en el signo de los sumandos o tienen loscoeficientes intercambiados). Bob convertirá los signos negativos en positivos y reordenará los coeficientesaplicando , según la tabla de abajo, y así obtendrá el estado original . Bits recibidos Compuerta a aplicar Operación 00 I 01 X 10 Z
  4. 4. 11 ZXDonde es la matriz de identidad.Intercambio de entrelazamientoEl entrelazamiento cuántico puede ser aplicado no sólo a estados puros, sino también a estados mezcla, oinclusive a un estado no definido de una partícula entrelazada. El "intercambio de entrelazamiento" es unejemplo simple e ilustrativo.Supongamos que dos partes, Alice y Carol, necesitan crear un canal de teleportación pero carecen de un parde partículas entrelazadas, lo cual hace que esta tarea sea imposible. Además, supongamos que Alice tieneen su poder una partícula que está entrelazada con una partícula que pertenece a una tercera parte, Bob. SiBob teletransporta su partícula a Carol, hará que la partícula de Alice se enlace automáticamente con la deCarol.Una forma más simétrica de explicar la situación es la siguiente: Alice tiene una partícula, Bob tiene dos, yCarol una. La partícula de Alice y la primera de Bob están entrelazadas, de la misma manera que la segundade Bob está entrelazada con la de Carol.Ahora: si Bob realiza una medición proyectiva sobre sus dos partículas en una base de Bell (ver Analizador deEstado de Bell), y luego comunica el resultado a Carol, tal como lo describe el esquema de arriba, el estadode la primera partícula de Bob puede ser enviado por teleportación a Carol. Si bien Alice y Carol nuncainteractuaron entre sí, sus partículas están ahora entrelazadas.Véase también Computación cuántica Entrelazamiento cuántico Mecánica cuántica Formulación matemática de la mecánica cuánticaEnlace externoIntercambio de Entrelazamiento, desde un punto de vista de la computación cuántica.
  5. 5. La versión original de este artículo ha sido extraída del siguiente texto con el permiso del autor: Notas de las Charlas Introductorias a la Computación Cuántica (Alejandro Díaz-Caro). Michael A. Nielsen e Isaac L. Chuang, Quantum Computation and Quantum Information, Cambridge UniversityPress, Reino Unido, 2000, ISBN:0-521-63503-9.FUENTE: Wikipedia. Actualizado: 05/10/12, 11:31 am
  6. 6. TELETRANSPORTACION CUANTICALa mayor teletransportación cuántica de la historia ha sido conseguida por el equipo delprofesor NicolasGisin, de la Universidad de Ginebra, según se explica en un artículopublico en la revista Nature.Lo que ha conseguido este equipo de físicos es transferir las propiedades de un fotón aotro fotón que estaba distante dos kilómetros. La experiencia constituye toda una proezaporque hasta ahora las distancias en que se conseguían estos fenómenos eran muchomás cortas.En un principio se creía que los objetos estaban constituidos de materia y de forma, peroen la actualidad los físicos hablan de energía y de estructuras para definir la realidad. Sinembargo, esta concepción avanzada del mundo no lleva implícita la posibilidad de que lamateria pueda ser llevada de un lado a otro sin haber recorrido un trayecto.Para concebir la posibilidad de que un fotón pueda ser transportado dos kilómetros sinhaber recorrido ningún trayecto, los físicos de Ginebra han debido apoyarse en susconocimientos de la mecánica cuántica, que ofrece un marco teórico en el que lateletransportación es concebible.Desde 1993La idea de la teletransportación no es nueva y se remonta a 1993, cuando se descubrióque el estado cuántico de un objeto, es decir, su estructura más elemental, podía enteoría ser teletransportada.De esta forma se imaginó que una entidad muy pequeña podía ser transportada de unlugar a otro sin moverse de su posición original. En realidad, de lo que se habla es detransportar su estructura, es decir, su esencia última, y no la materia del objeto, quepermanece inamovible tanto en el punto de partida como de llegada.
  7. 7. En base a este razonamiento, desde 1997 se ha comprobado que la teletransportación esposible, siempre referida a partículas cuánticas separadas entre sí no más de un metro.Lo que ha conseguido ahora el equipo del profesor Gisin es precisamente transportar elestado cuántico de un fotón entre dos laboratorios unidos entre sí por una línea de fibraóptica de dos kilómetros de largo.En realidad, los dos laboratorios, y por ende las partículas del experimento, estabanseparadas entre sí 55 metros, pero el cable que separó a los dos fotones gemelos teníauna extensión mayor para simular una distancia de dos kilómetros y verificar que a estadistancia la teletransportación también es factible.Identidad cuánticaEn una entrevista a SwiussInfo, el profesor NicolasGisin explica que la materia y laenergía no pueden ser teletransportadas, pero sí la identidad cuántica de una partícula, esdecir, su más íntima estructura.De esta forma, de una partícula situada en el punto A, es posible transferir todas lasinformaciones relativas a sus características físicas a otra partícula situada en el punto B.Esta segunda partícula sufre una transformación y se convierte en un doble perfecto de lapartícula A.El experimento requirió controlar previamente la inestabilidad de los fotones, que son laspartículas elementales de las que se compone la luz. Para conseguir la teletransportación,el equipo de físicos se valió de los así llamados fotones gemelos.A través de una técnica conocida en inglés como “entanglement” (enredo), consiguieronreproducir una copia idéntica de un fotón, y de esta forma obtuvieron los fotones gemelos.Cuando esto se consigue, cualquier modificación que sufre uno de los fotones lareproduce instantáneamente el otro, aunque esté a distancia del primero, una aportaciónde la física cuántica que compromete la noción clásica de tiempo y de espacio.
  8. 8. Junto al enredoLo que hacen en el experimento estos fotones gemelos es jugar el papel de terminalespara la transmisión. Se coloca la partícula que se quiere teletransportar junto a uno deellos y una serie de instrumentos miden los efectos de este encuentro cuántico.La partícula que se pretende teletransportar se altera cuando se le sitúa junto a uno de losfotones gemelos y esta alteración es registrada instantáneamente por el otro fotóngemelo, que de esta forma se convierte en una copia idéntica de la primera partícula asíverificada por los instrumentos de medición.El experimento constituye un fuerte impulso al desarrollo de las telecomunicaciones, lacriptografía y la informática, particularmente a la emergencia de los llamados ordenadorescuánticos, si bien la técnica de teletransportación deberá ser todavía perfeccionada.La teletransportación cuántica permite en efecto la transferencia de información por estesistema, ya sea para el envío de datos (telecomunicaciones), ya para el envío deinstrucciones a un ordenador, que de esta forma aumentaría hasta el límite su velocidadde funcionamiento.Misión imposibleHasta 1993 se consideraba imposible la teletransportación porque necesita la copiaexacta de cada partícula en un objeto, lo que según el principio de incertidumbre esimposible porque el mismo acto de medir una partícula altera su naturaleza.La fórmula encontrada por los físicos fue la del enredo, ya que cuando dos partículas seenredan como dos enamorados, en la práctica actúan como si fueran una sola, aunquelleguen a separarse entre sí.El enredo se consigue tomando un fotón y enredándolo con otro y luego separándolosentre sí. En ese momento se aproxima el objeto que se quiere teletransportar a uno de los
  9. 9. fotones del enredo y el segundo fotón reproduce la alteración del primeroinstantáneamente, sin que medie ninguna influencia perceptible entre ellos.Dos principiosTodo esto es posible porque en el mundo cuántico rigen leyes diferentes de las queconocemos en el universo cotidiano. Átomos, protones, neutrones y fotones se comportande manera sorprendente para nuestros sentidos según dos principios.El primer principio es el de superposición de estados: en contra de lo que ocurre en elmundo de los sentidos, los objetos cuánticos como los fotones pueden estar en dosestados diferentes a la misma vez, sin que pueda preverse de antemano en qué estadoestaba antes de la medición.El segundo principio que rige la física cuántica es el de incertidumbre formulado porHeisenberg, según el cual la mera observación de un sistema cuántico lo modifica de talforma que impide que pueda ser conocido tal como es en realidad en el estado noobservado.

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