¿Podemos transmitir información cuántica?
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Compartir información cuántica de la misma manera que transmitimos programas de televisión o radio puede ser poco práctico, incluso para esquemas matemáticos que evitan las limitaciones planteadas por la física cuántica.
Hemos sabido durante mucho tiempo que las máquinas de copia cuántica nunca podrían existir porque las leyes de la física cuántica prohíben cualquier pieza de información cuántica de ser duplicadouna regla llamada Teorema de No Cloning. Pero luego, los físicos comenzaron a explorar si podían evitar infringir esta ley y aún distribuir, o transmitir, copias de información cuántica a muchos receptores.
Para hacerlo, los investigadores tendrían que permitir que las copias cuánticas difieran ligeramente y agregan nuevos pasos de procesamiento de información para los receptores. Ahora, Zhenhuan liu en la Universidad de Tsinghua en China y sus colegas han demostrado que estos esquemas pueden ser prohibitivamente poco prácticos.
“No hay ‘Ctrl+C’ en el mundo cuántico”, dice Liu. “Si desea enviar información cuántica a varios receptores, no hay un atajo eficiente, simplemente tiene que preparar suficientes copias y enviarlos a cada una de ellas”.
Los investigadores se centraron en un protocolo previamente propuesto para “transmisión cuántica virtual”, donde se manipula la información para que diferentes estados estén correlacionados entre sí, pero no son réplicas físicas directas entre sí. En este caso, el mensaje Entregado a cada receptor no sería una copia exacta, pero las copias compartirían suficientes propiedades para ser útiles. Es comparable a una situación en la que una red de televisión transmite simultáneamente un drama serializado ligeramente diferente a cada hogar, pero mantiene la historia, en promedio, igual. Aunque este protocolo ciertamente funciona, dice miembro del equipo Xiangjing liu En la Universidad Nacional de Singapur, los investigadores querían saber si es eficiente.
Cuantificaron cuánto esfuerzo tendrían que pasar por la información que los llega a ser útiles, a pesar de no ser idénticos. Este análisis matemático los llevó a concluir que la transmisión cuántica práctica puede no existir.
Contraintuitivamente, incluso esta versión ajustada del enfoque de transmisión cuántica, similar a enviar un texto grupal donde todos reciban un mensaje a la vez, requeriría más recursos que una técnica como escribir una carta individual a cada receptor desde cero, dice el miembro del equipo. Yunlong Xiao en la Agencia de Ciencia, Tecnología e Investigación en Singapur.
“Si su único objetivo es simplemente distribuir estados cuánticos a diferentes lugares, creo que investigar la transmisión cuántica virtual es sin duda un enfoque incorrecto”, dice Seok Hyung Lie en el Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan en Corea del Sur. Él dice comunicación cuántica.
Paolo Perinotti en la Universidad de Pavia en Italia dice que el trabajo del equipo es encomiable como un esfuerzo matemático, pero también que cree que es poco probable que tenga un impacto inmediato en tecnologías cuánticas.
En el futuro, los investigadores también están interesados en las lecciones teóricas de su análisis actual. Podría ayudarnos a comprender qué correlaciones, ya sea entre los estados cuánticos distribuidos en el espacio, o enviados una tras otra a tiempo, se permiten y se pueden manipular. Xianjing Liu dice que el trabajo puede convertirse en parte de un nuevo marco para comprender los procesos cuánticos, uno que separa el tiempo y el espacio Menos que los enfoques tradicionales.
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