La paraula “teleportació” continua sonant a ciència-ficció, però en física quàntica significa una cosa molt més concreta. No parlem de moure objectes o persones d'un lloc a un altre, sinó de transferir informació quàntica entre sistemes separats. I en aquest terreny, un nou avenç aconseguit al Japó suposa una millora important.
Un equip de la Universitat de Kyoto i la Universitat d'Hiroshima ha desenvolupat un mètode per detectar de forma directa un tipus molt concret d'entrellaçat quàntic conegut com a estat W, una cosa que feia anys que no es resolia. Segons la informació oficial difosa per la Universitat de Kyoto, aquest resultat pot ajudar a impulsar tecnologies com la teleportació quàntica, la comunicació quàntica i noves arquitectures de computació.
El problema no era només crear entrellaçant, sinó saber exactament què s'havia generat
En tecnologia quàntica no n'hi ha prou amb produir estats entrellaçats. També cal poder identificar-los amb precisió, i aquí apareix una de les grans dificultats del camp. Els investigadors recorden que un dels mètodes més usats, la tomografia quàntica, es torna poc pràctic quan augmenta el nombre de fotons, perquè el volum de mesuraments necessaris creix de forma descontrolada.
Per això els físics fa temps que busquen una alternativa més elegant: un mesurament entrellaçat capaç de reconèixer certs estats d'una sola vegada. Això ja s'havia aconseguit amb els estats GHz, però no amb els estats W, un altre tipus fonamental d'entrellaçat multipartit.
Què té d'especial l'estat W?
Els estats W són una forma d'entrellaçant en la qual diverses partícules comparteixen correlacions quàntiques d'una manera molt particular. Són rellevants perquè poden resultar útils en protocols de comunicació, en el transport d'estats quàntics i en xarxes on la informació no depèn d'una sola partícula, sinó del sistema conjunt.
L'important aquí és que l'equip japonès va aconseguir proposar i demostrar experimentalment una forma de mesurar aquests estats usant tres fotons. Segons l'investigador Shigeki Takeuchi, citat en el comunicat, es tracta de la primera demostració experimental genuïna d'un mesurament entrellaçat per a estats W de tres fotons.
La clau va ser en una propietat matemàtica del sistema
L'avenç va ser possible gràcies a una característica d'aquests estats anomenada simetria de desplaçament cíclic. A partir d'ella, els investigadors van dissenyar un circuit quàntic fotònic capaç de realitzar una transformació quàntica de Fourier adaptada a estats W amb qualsevol nombre de fotons. En termes pràctics, van trobar una manera de convertir l'estructura interna de l'estat W en un senyal que pot llegir-se experimentalment.
Per provar la idea, van construir un dispositiu òptic estable per a tres fotons. El sistema va funcionar durant llargs períodes sense necessitat de control actiu constant, un detall important si es pensa en futures aplicacions fora d'entorns de laboratori extremadament delicats.
Per què això importa per a la teleportació quàntica?
La mateixa Universitat de Kyoto subratlla que aquest resultat pot ajudar al desenvolupament de la teleportació quàntica, entesa com a transferència d'informació i no de matèria. També pot contribuir a nous protocols de comunicació quàntica, al transport d'estats entrellaçats de diversos fotons i a certs enfocaments de computació quàntica basada en mesurament.
Aquest matís és essencial. No estem davant d'una tecnologia que permeti "teletransportar" objectes en el sentit popular, però sí davant d'una millora molt rellevant en una de les peces que podrien sostenir futures xarxes quàntiques i sistemes de processament més avançats.
Un avenç petit en aparença, però clau en la base
Aquest treball també encaixa en una tendència més àmplia: la de portar la tecnologia quàntica des de demostracions fràgils de laboratori cap a plataformes més escalables i útils. El comunicat recorda que en els últims mesos s'han produït avenços en teleportació fotònica, xips integrats i xarxes quàntiques sobre fibra òptica. Aquest experiment no és una continuació directa de tots ells, però sí que reforça una capacitat fonamental: mesurar bé estats entrellaçats complexos.
I això importa molt perquè, en tecnologia quàntica, una bona part del progrés real no depèn només d'idees teòriques brillants, sinó de la capacitat per verificar, llegir i manipular els estats amb prou precisió perquè el sistema deixi de ser només una prova elegant.
El següent pas serà anar a sistemes més grans i més pràctics
L'equip ja ha avançat quin serà el seu pròxim objectiu: ampliar el mètode a estats entrellaçats més generals i amb més fotons, i portar aquestes mesures a circuits quàntics fotònics en xip. Si aquesta línia progressa, la lectura d'estats quàntics complexos podria esdevenir més ràpida, compacta i útil per a dispositius reals.
No és encara la teleportació amb què fantasieja la cultura popular. Però sí que és un pas important en una de les bases que podrien fer possibles les futures xarxes quàntiques. I en un camp on cada millora triga anys a consolidar-se, això ja és prou significatiu.