Teletransportación: misterio y reto para la física

De la tierra al espacio, de continente a continente... Trasladarse a miles de kilómetros a la velocidad de la luz sin seguir ningún recorrido, sin obstáculos de por medio y sin necesidad de un medio de transporte. ¿Hasta qué punto es posible?

uena a ciencia ficción. A pesar de que la experiencia ha demostrado que la realidad a menudo supera lo imaginable, la idea de aparecer en cualquier punto del mundo con un solo clic sigue pareciendo poco menos que utópica. Pero, si clásicos como la serie Star Trek, el cómic X-men, o películas como La Mosca, han fantaseado con la teletransportación, ¿por qué no habría de ser posible? Y, si lo fuera, ¿cuáles son sus límites?

Para responder a estas preguntas hay que contestar primero a otras. Porque, ¿qué es el teletransporte? Haciendo justicia a las producciones de la pequeña y la gran pantalla, éste consiste en trasladarse de un lugar a otro en cuestión de milésimas de segundo sin usar ningún medio de locomoción o vínculo físico. Pero ¿qué se traslada? ¿Personas, animales, objetos, partículas? En la ficción, todo vale. Entre los científicos, de momento, se habla de trasferencia de estados cuánticos. Es decir, transmisión de información como la energía, el movimiento, el campo magnético y otras propiedades físicas.

Aparecer sin desaparecer

La teletransportación o teleportación a la que se refieren hoy día los investigadores tiene su base en la mecánica cuántica y con ella experimentan científicos de todo el mundo, desde Estados Unidos a Australia, pasando por Suiza, Dinamarca, Alemania, Reino Unido, Japón o España. La última demostración la realizó en 2009 un equipo del Joint Quantum Institute, integrado por expertos de la Universidad de Maryland, el Organismo Nacional de Seguridad de Estados Unidos y el Instituto Nacional de Normas y Tecnología estadounidense. El equipo, cuya investigación publicó la revista «Science», logró, por primera vez, transferir estados cuánticos entre átomos separados entre sí un metro y sin la acción intermediaria de un tercero. Algo que sólo se había conseguido realizar entre fotones (o partículas de luz).

«El interés [del experimento] radica en que se teleportan estados de materia –y no luz– a una distancia importante», asegura Antonio Acín, doctor en física teórica y experto en óptica cuántica del Instituto de Ciencias Fotónicas (IFCO) de Barcelona Detrás de este tipo de teleportación se encuentra el fenómeno del entrelazamiento entre partículas cuánticas, que se corresponden como si fueran dos dados separados que consiguen ponerse de acuerdo en el resultado que sacarán, según afirma Acín. «Para estos dados, los resultados de las tiradas de cada uno son aleatorios, pero si al tirar uno sale, por ejemplo, el número 6, el otro caerá por el mismo número, aunque estén muy separados», explica el experto. En opinión de Acín, «éste es un fenómeno sorprendente que está detrás de muchos efectos cuánticos y se ha comprobado miles de veces en los laboratorios».

En teletransportación, en lugar de ser un dado el que transmite al otro la información del lado por donde caerá, hay un emisor que envía el estado cuántico a un receptor, gracias a que una de sus partículas está entrelazada, tal y como indica Acín. Mientras la partícula a teleportar sigue en su sitio, su estado aparece en el átomo correspondiente del receptor.

Nueva era de la comunicación

El entrelazamiento convierte a la teleportación en una tecnología clave para desarrollar la próxima generación de superordenadores (computación cuántica), una nueva internet (internet cuántica) y el envío de información totalmente protegida (criptografía cuántica). En la actualidad, las comunicaciones y el trabajo en red presentan limitaciones de velocidad, seguridad y tamaño de los equipos. La teleportación, según los expertos, podría resolver todas ellas. Al estar construido por átomos, un ordenador cuántico del tamaño de un terrón de azúcar podría llevar a cabo cálculos y operaciones de lógica que actualmente son imposibles de realizar, según indica el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología en uno de sus informes sobre teletransporte cuántico. Y podría hacerlo prácticamente a la velocidad de la luz.

Más seguridad

Esta tecnología podría utilizarse para optimizar sistemas complejos como los horarios de las aerolíneas; para facilitar búsquedas en bases de datos mucho más rápidas; para solucionar problemas matemáticos o para desarrollar nuevos productos como firmas digitales a prueba de fraude. Precisamente, la seguridad de las telecomunicaciones modernas es uno de los principales centros de atención de los investigadores. No en vano se ha puesto en marcha este mes el proyecto europeo QuRep, integrado por científicos de la Universidad de Ginebra y la compañía ID Quantique en Suiza, del Centro Nacional de Investigación Científica de Francia, de la Universidad de Paderborn en Alemania y de la Universidad Lund en Suecia. «El objetivo es desarrollar una internet cuántica a escala continental; un primer paso hacia una red de redes con una potente e intrínseca seguridad», asegura Nicolas Gisin, coordinador del proyecto.

La Agencia Espacial Europea (ESA) también ha mostrado un gran interés por la seguridad que promete la comunicación cuántica para que sus naves espaciales puedan enviar información a la Tierra «de forma más segura y eficiente que nunca», según indica la ESA en su boletín de febrero de 2009. Frente a los actuales sistemas de cifrado de datos, la mecánica cuántica «ofrece comunicaciones ultraseguras debido a que el acto de observar un sistema cuántico desconocido cambia su estado, por lo que la copia exacta es imposible y los cambios causados por las escuchas pueden detectarse», explica la ESA en su boletín.

Algo que la Agencia considera especialmente interesante para garantizar la seguridad de las trasferencias bancarias o las comunicaciones militares, «ya que ayuda a asegurar que el mensaje recibido es el único que se envió y que los secretos permanecen en secreto».

Pero para que las comunicaciones cuánticas sean posibles a distancias superiores a los 500 kilómetros (límite al que permite llegar la fibra óptica) deben construirse repetidores cuánticos, cuya función, según Gisin, «sería equivalente a la del barco que se necesita para instalar el canal telefónico, pero que no se utiliza durante las llamadas telefónicas». Hasta ahora, solo la ESA ha logrado una distribución segura de claves cuánticas a distancias de hasta 144 kilómetros, en un experimento con el que demostraron la posibilidad de realizar comunicaciones cuánticas espaciales, mediante una red de transceptores ubicados tanto en la Tierra como en el espacio. La prueba se realizó con éxito en 2007 en las Islas Canarias, con dos transceptores situados entre La Palma y Tenerife. Este hecho supuso un récord mundial, aunque los científicos aspiran a estacionar estos receptores más alejados unos de otros. «La esperanza es que seamos capaces de alcanzar distancias continentales en los próximos diez años» , asegura Gisin.

España tiene un papel muy destacado en este desafío, pues será la encargada de fabricar el primer transmisor y receptor de comunicaciones cuánticas espaciales. Una labor que llevará a cabo un consorcio de centros de investigación y empresas españolas lideradas por el ICFO, como ganador de los dos últimos concursos convocados por la ESA para este fin. Según Valerio Pruneri, profesor del Instituto Catalán de Investigación y Estudios Avanzados y miembro del ICFO, «el enorme esfuerzo tecnológico que se está realizando para utilizar los principios de la física cuántica en el espacio cambiará la manera de comunicarnos en nuestra vida cotidiana en la tierra».

Teleclonación

Si hablar de teleportación es evocar la ciencia ficción, hacerlo de teleclonación lo es aún más. En 2006, un mago entró en una máquina y al pulsar un botón apareció a unos metros su propio clon. Sucedió en la película «The Prestige», o «El truco final». Aquello fue ficción, pero, paralelamente, un equipo de científicos lo estaba haciendo realidad. Al menos, entre partículas.

Ese mismo año, investigadores de la Universidad de Tokio, la Agencia para la Ciencia y la Tecnología de Japón y la Universidad de York (Reino Unido), consiguieron clonar partículas y teletransportarlas a la vez. «Esto proporciona una vía más económica de teletrasporte, pues se ahorran recursos al realizar la copia y la transferencia de datos a la vez, en lugar de hacerlo en pasos separados», afirma Samuel Braunstein, de la Universidad de York.

En cualquier caso, tanto la teleclonación como la teleportación de las que se habla hoy día están muy lejos de llegar a funcionar con humanos. Si ya es un logro haber teletrasportado un estado cuántico de un átomo a otro, es difícil pensar en teletrasportar uno a uno los trillones de átomos que componen el cuerpo humano, reconstruyendo las estructuras de todos los órganos. Pero, como señala Gisin, sólo el hecho de pensar en una nueva forma de comunicación cuántica «es ya de de por sí fascinante».

Futuro

Así opina también Braunstein, para quien la teleportación cuántica jugará un rol importante en la construcción de las computadoras y redes de comunicación del futuro, si bien teletrasportar seres humanos no será posible «como mínimo hasta dentro de un siglo». «Esta estimación es de por sí muy optimista y se basa en la mejora tecnológica continua a la tasa de duplicación de la capacidad cada dos años que se ha producido durante los últimas cuatro décadas», asegura el científico.

Pero Braunstein deja la puerta abierta: «Si pudiéramos trasportar al presente a alguien que vivió hace 100 años, muchas cosas le serían familiares pero otras tantas le parecerían incomprensibles; sospecho que esta sensación sería incluso más exagerada si pudiéramos ver nuestro futuro dentro de 100 años. Así que, aunque hoy suena a ciencia ficción, puede ser posible», concluye.