Nuevo sistema de comunicación mediante fotones entrelazados (II/II)

(Este artículo es continuación de Nuevo sistema de comunicación mediante fotones entrelazados (I/II). Te recomiendo que lo leas primero). 

Veamos ahora cómo se podría llevar a cabo este nuevo sistema de comunicación. Una astronave girando alrededor de la Tierra tendría dificultades a la hora de recibir señales desde el suelo. El cambio constante de posición y orientación que experimenta el satélite hace que sea casi imposible recibir haces tradicionales de luz polarizada. La mayor parte del tiempo, el receptor del satélite no estaría alineado con el emisor del suelo, distorsionando la transmisión.

Si tenemos dos satélites que se mueven uno respecto del otro, no es fácil alinear sus respectivos ejes horizontales. Lo que se podría hacer es combinar dos grados de libertad diferentes de la luz, por ejemplo usando fotones polarizados circularmente. En este caso, la fase del haz no es una onda plana, sino una hélice que rota en el sentido de las agujas del reloj o al revés.

Animación de luz polarizada circularmente. [Imagen creada por Dave3457 (2010).]

Para generar el fotón polarizado circularmente, el equipo de investigación de Italia hizo pasar la luz a través de una pantalla de cristal líquido, llamada "placa q" (q-plate en inglés). Luego dirigieron el haz hacia receptores en movimiento, básicamente minitelescopios, para comprobar cómo de fiel era la transmisión de los fotones entrelazados.

Los experimentos iniciales en el laboratorio dieron buenos resultados, así que posteriormente se unieron con un equipo de la Università degli Studi di Padova conocido por transmitir fotones entrelazados a largas distancias. Hicieron pruebas hasta 100 metros que también dieron resultados positivos; y esperan llegar pronto a transmisiones de hasta un kilómetro de distancia.

No obstante, los satélites más cercanos se encuentran a unos 160 km de la superficie terrestre. Y a esas distancias otros factores podrían interferir con la transmisión. Por ejemplo, los efectos de las perturbaciones atmosféricas o los efectos relativistas de los satélites en órbita. A pesar de ello, parece que la transmisión de información mediante fotones entrelazados está, afortunadamente, cada vez más cerca.
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Fuente:
http://www.aps.org/publications/apsnews/201305/entangledphoton.cfm

Nuevo sistema de comunicación mediante fotones entrelazados (I/II)

Un equipo de investigación de Italia está desarrollando un sistema que permitirá a los físicos enviar información cuántica al espacio, así como recibirla. Se trata de un método para transmitir un fotón entrelazado (usando un tipo concreto de luz polarizada) a un receptor alineado imperfectamente, semejante a la orientación de un satélite moviéndose.

Hace tiempo que los científicos investigan las propiedades cuánticas de los fotones con la esperanza de crear un sistema de comunicación de larga distancia. Entre otras ventajas, sería imposible que un tercero interceptara y descodificara el mensaje sin alertar al transmisor y al receptor.

Para que tal sistema funcione, es necesario crear un enlace entre los dos corresponsales. Un corresponsal entrelaza dos fotones y envía uno de ellos (todavía en su estado entrelazado) al otro corresponsal. Cuando se mide el estado cuántico de un fotón, la función de onda del otro fotón también colapsa instantáneamente.

Representación simbólica de un par de fotones
entrelazados. [Imagen creada por Neolexx (2011).]

Mediante algún tipo de manipulación, los científicos esperan poder codificar información en este colapso, posiblemente entrelazando un tercer fotón. Se trataría de codificar la información cuántica en algún grado de libertad de los fotones y enviar luego el fotón de una persona a la otra. El planteamiento más común aprovecha la polarización de la luz.

Todavía no se ha llegado al punto de poder enviar mensajes útiles mediante este sistema. Sin embargo, sí se ha avanzado bastante en la transmisión de fotones entrelazados a grandes distancias. Un experimento que se llevó a cabo en las Islas Canarias estableció un nuevo récord de distancia en el 2012: se transmitió un fotón entrelazado a otra isla que distaba 144 kilómetros.

De todas formas, en algún momento la curvatura de la Tierra bloquearía la línea de visión de la transmisión, por lo que haría falta utilizar un satélite para transmitir la señal. Pero es más fácil decirlo que llevarlo a la práctica. Te contamos cómo en la segunda parte de este artículo. No te la pierdas.
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Fuente:
http://www.aps.org/publications/apsnews/201305/entangledphoton.cfm