Satélite cuántico chino realiza entrelazamiento de fotones a 1.200 kilómetros

Reportajes 2017-06-20 09:36:57 CRI

Un equipo de científicos chinos ha conseguido distribuir, gracias a un satélite, pares de fotones entrelazados a 1.200 kilómetros y demostrar que las parejas de partículas seguían entrelazadas tras viajar largas distancias.

Pan Jianwei, experto de la Academia de Ciencias de China, indicó que esta tecnología de satélites abre un prometedor camino tanto para las comunicaciones cuánticas prácticas como para experimentos fundamentales sobre óptica cuántica a distancias hasta ahora inaccesibles en tierra.

El logro se obtuvo gracias al primer satélite cuántico del mundo, el Experimentos Cuánticos a Escala Espacial (QUESS, en sus siglas en inglés), también conocido como Micius, lanzado por China el 16 de agosto de 2016, y fue publicado como artículo de portada en el último número de la revista científica Science.

Pan, que también es director científico de QUESS, detalló que el experimento se realizó con dos enlaces descendentes de satélite a tierra de una longitud total que varió entre los 1.600 y los 2.400 kilómetros. La eficiencia del enlace obtenido es muchas veces superior a la de la transmisión bidireccional directa de los dos fotones a través de fibra de telecomunicaciones.

El entrelazamiento cuántico es un fenómeno de la física cuántica, tan confuso que en 1948 Albert Einstein lo tildó de "acción fantasmagórica a distancia".

Los científicos descubrieron que cuando dos partículas entrelazadas se separan, una puede afectar inmediatamente de algún modo el comportamiento de la otra, por alejada que esté.

Los físicos cuánticos tienen un interés fundamental en distribuir partículas entrelazadas a lo largo de distancias cada vez mayores y estudiar el comportamiento del entrelazamiento en condiciones extremas.

Anteriormente, solo se había conseguido una distribución entrelazada a distancias de hasta 100 kilómetros por las pérdidas de fotones en la fibra óptica o el espacio terrestre libre.

Una forma de mejorar la distribución dependería de un protocolo de repetidores cuánticos, cuya utilidad práctica está limitada, no obstante, por las dificultades de almacenamiento y lectura eficaz de los cuantos, explicó Pan.

Otra alternativa sería emplear tecnologías de satélite y espaciales, pues los satélites pueden cubrir adecuadamente dos puntos lejanos de la Tierra. La principal ventaja de esta opción es que la mayor parte de la trayectoria de transmisión de los fotones atraviesa el vacío, con una absorción y decoherencia casi nulas, añadió el científico.

Tras realizar estudios de viabilidad, los científicos chinos desarrollaron y lanzaron el QUESS para una misión de distribución entrelazada. Tres estaciones de tierra cooperan con QUESS: el observatorio de Delingha en Qinghai, el de Nanshan en Xinjiang y el de Gaomeigu en Yunnan.

Pan explicó que una de las pruebas consistió en enviar un fotón de un par entrelazado a Delingha y el otro a Gaomeigu. La distancia entre ambas estaciones es de 1.203 kilómetros. Entre la estación orbital de satélite y las de tierra la distancia oscila entre los 500 y los 2.000 kilómetros.

Dado que los fotones entrelazados no se pueden ampliar como las señales clásicas, es preciso desarrollar nuevos métodos para reducir el debilitamiento del enlace en la distribución entrelazada satélite-tierra. Para optimizar la eficiencia del enlace, los científicos chinos combinaron una divergencia de rayo estrecho con una técnica de localización, señalamiento y rastreo de elevada banda ancha y precisión.

Tras desarrollar una fuente de entrelazamiento de dos fotones ultrabrillantes en el espacio y aplicar la tecnología mencionada, el equipo logró establecer el entrelazamiento entre dos fotones separados por 1.203 kilómetros.

Pan resaltó que la eficiencia de enlace efectivo del método satelital es 12 y 17 veces superior a la del sistema previo, que consistía en la transmisión directa de la misma fuente de pares de fotones usando, respectivamente, las fibras de telecomunicaciones de mayor rendimiento y mayor presencia en el mercado.

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