Los Físicos Cuánticos Duplicaron El Límite De Velocidad De La Información Del Universo

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Un equipo de físicos cuánticos ha superado el límite de la rapidez con que la información puede moverse a través del universo.

Hay un límite en la rapidez con que la información puede moverse a través del universo, al igual que hay un límite en la rapidez con que todo lo demás puede moverse a través del universo. Es una regla Pero un equipo de físicos cuánticos, como hacen a menudo los físicos cuánticos, ha descubierto cómo doblarlo.

En circunstancias normales, el límite final de la transferencia de información, el ancho de banda del universo, es de un bit por partícula fundamental, que se mueve no más rápido que la velocidad de la luz. Eso está en el "universo clásico", la forma en que se comportan las cosas antes de que se involucre la física cuántica.

Aquí es de donde viene ese límite: si desea enviar un mensaje con los bits "1" o "0" a un año luz de distancia y todo lo que tiene es un solo fotón, puede codificar ese único número binario en el fotón y envíalo hacia tu amigo a la velocidad de la luz. Ese amigo recibirá el mensaje un año después. Si su amigo quiere usar ese fotón para devolverle un mensaje binario, tendrá que esperar otro año. Si desea enviar más información en ese momento, necesitará más fotones. [Álbum: Las ecuaciones más bellas del mundo]

Pero en un nuevo artículo publicado el 8 de febrero en la revista Physical Review Letters, un par de físicos cuánticos demostraron que en teoría es posible duplicar ese ancho de banda.

La técnica descrita en el documento, titulada "Comunicación bidireccional con una partícula cuántica única", no le permite enviar a su amigo dos bits con una partícula. Pero sí le permite a usted y a su amigo enviarse un poco de información usando la misma partícula al mismo tiempo.

Si dos personas quieren realizar ese truco, escribieron los investigadores, tienen que colocar la partícula en una "superposición de diferentes ubicaciones espaciales".

"Eso se describe generalmente como estar en dos lugares al mismo tiempo", dijo a WordsSideKick.com el coautor del estudio Flavio Del Santo, de la Universidad de Viena.

La realidad es un poco más complicada, pero imaginar la partícula en dos lugares a la vez es un atajo útil para entender lo que está pasando aquí.

De esa manera, Alice y Bob (eso es lo que Del Santo y su coautor Borivoje Dakić, del Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica en Austria, llamaron sus comunicadores cuánticos) tienen cada uno la misma partícula al comienzo de la comunicación. Y cada uno de los comunicadores, dijo Del Santo, puede codificar un solo bit de información, un 1 o un cero, en la partícula.

Su comunicación todavía está limitada por la velocidad de la luz. Cuando Alice codifica un "1" en la partícula, Bob no lo ve de inmediato. Ella todavía tiene que enviar la partícula a él. Pero esta situación es especial, porque Alice y Bob pueden cada uno codificar un poco de información en la partícula y enviarla de vuelta entre sí al mismo tiempo.

El mensaje que cada uno de ellos ve cuando llega la partícula será el resultado de su propia información y la suma de sus interlocutores. Si Alice codificó un cero y Bob un 1, cada uno verá un 1. Pero como Alice sabe que puso un cero, sabrá que Bob puso un 1. Y porque Bob sabe que él puso un 1, él ' Sabré que Alice puso un cero. Si ambos ponen 1, o ambos ponen ceros, el resultado será cero.

En cada situación, ambos receptores sabrán qué bit envió el otro, y se habrán reducido a la mitad del tiempo que suele tardar dos personas en enviarse una a otra utilizando una sola partícula.

El ancho de banda se duplicó.

Esto funciona en el mundo real.

El artículo, publicado en la revista Physical Review Letters, era puramente teórico, pero Del Santo y Dakić se asociaron con un equipo de experimentadores en la Universidad de Viena para demostrar que el método puede funcionar en el mundo real.

Esta parte de sus resultados aún no ha sido revisada por pares y publicada en una revista, pero está disponible en el servidor de preimpresión arXiv.

Los investigadores utilizaron divisores de haz para separar los fotones en superposición espacial, lo que significa que, en cierto sentido, estaban en dos lugares a la vez. Al hacerlo, los científicos escribieron, sacaron lo que describía el primer artículo: codificar bits en fotones divididos, volver a mezclarlos e interpretar los resultados.

Los investigadores también demostraron que, con una ligera modificación, esta técnica podría usarse para llevar a cabo una comunicación perfectamente segura. Si uno de los comunicadores, Alice, ingresa una cadena aleatoria de bits y Bob codifica el mensaje verdadero y coherente, ningún intruso podrá descifrar lo que Bob le estaba diciendo a Alice sin saber lo que Alice había codificado, dijo Del Santo.

Publicado originalmente en Ciencia viva.


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