Algunos artículos de Física en Nature Communications

Dibujo20131108 Setup and thermometry of a noise-driven cantilever - ncomms3624-f1

Una barra en voladizo (fija por un extremo) es el prototipo de los sistemas micromecánicos para la medida ultrasensible de masas y de fuerzas en la nanoescala. Este sistema presenta una resonancia estocástica que hace que su movimiento oscilatorio bifurque entre dos estados estables en respuesta a un ruido blanco (biestabilidad debida a una amplificación paramétrica). Este fenómeno permite usar este sistema micromecánico para medir señales muy débiles incluso en un medio ambiente muy ruidoso.

Dibujo20131108 Bistable frequency response lines of the cantilever measured at room temperature - nature commEl artículo técnico, para los interesados en los detalles, es Warner J. Venstra, Hidde J. R. Westra, Herre S. J. van der Zant, “Stochastic switching of cantilever motion,” Nature Communications 4: 2624, 31 Oct 2013 (ver también Warner J. Venstra et al., “Mechanical stiffening, bistability, and bit operations in a microcantilever,” arXiv:1011.1309 [cond-mat.mes-hall]).

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El teletransporte cuántico vía satélite

Dibujo20121206 proposal quantum teleporting china vs austria

El chino Jian-Wei Pan estudió los secretos del teletransporte cuántico sin cables en el laboratorio del austríaco Anton Zeilinger. El 8 de agosto de 2012 publicó en Nature su récord de 92 km de distancia en China, pero le duró muy poco, fue superado el 5 de septiembre por su maestro, quien alcanzó 144 km en las Islas Canarias. La única posibilidad de lograr una distancia aún mayor es utilizar un satélite. Pan lo ha solicitado a la CNSA (Agencia Espacial China) y Zeilinger a la ESA (Agencia Espacial Europea), pero los trámites en la ESA prometen ser mucho más lentos que en la CNSA, luego Pan tiene visos de ser el ganador de su contienda científica con Zeilinger. Pero hay un problema, los retos técnicos y científicos a superar son enormes. Por ello, Pan y Zeilinger han unido sus fuerzas en la solicitud a la CNSA. Nos lo cuenta Zeeya Merali, “Data teleportation: The quantum space race. Fierce rivals have joined forces in the race to teleport information to and from space,” Nature NewsNature 492: 22-25, 06 Dec 2012.

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Nuevo récord en el teletransporte cuántico obtenido entre La Palma y Tenerife en una distancia de 143 km

El grupo del austríaco Anton Zeilinger ha logrado un nuevo récord de distancia en el teletransporte de un estado cuántico, nada más y nada menos que 143 km entre las islas de Tenerife y La Palma, en las Islas Canarias. Como muchos ya sabréis, el teletransporte cuántico no tiene nada que ver con el teletransporte de las películas de Star Trek y similares. Solo se puede transportar el estado cuántico de un sistema cuántico a otro, siendo necesario transportar previamente uno de dichos sistemas. Además, el teletransporte cuántico no permite enviar información más rápido que la velocidad de la luz, pues para realizar el teletransporte es necesario enviar por un canal clásico cierta información clásica sobre el estado transportado, así que no se puede lograr un comunicador ansible  (“Comunicador Instantáneo Filóticos Parallax”) como los de la Saga de Ender de Orson Scott Card. ¿Para qué sirve entonces el teletransporte cuántico? Para implementar ciertos protocolos de comunicación cuántica segura (que permiten saber cuándo hay un espía en al comunicación) y para implementar ciertos algoritmos cuánticos. Nada espectacular para algunos, pero cosas muy importantes para los especialistas. El artículo técnico es Xiao-song Ma et al., “Quantum teleportation using active feed-forward between two Canary Islands,” Nature, Published online 05 September 2012 [arXiv:1205.3909].

Fuente: Astroperlas, Sep. 11, 2012. Vía Daniel Marín ‏@Eurekablog.

En el protocolo de teletransporte cuántico dos actores, sean Adán y Berto, preparan un estado entrelazado de dos cubits (QA y QB); Adán se lleva el cubit QA del par a La Palma y Berto se lleva el otro QB a Tenerife. Para que Adán envíe el estado de otro cubit a Berto desde La Palma, sea QC, lo que hace es entrelazarlo con el cubit QA que se quedó. Adán aplica un algoritmo cuántico a sus dos cubits (una puerta CNOT a sus dos cubits y una puerta de Hadamard al primero de los dos cubits). Adán realiza una medición de ambos cubits y obtiene dos bits clásicos que envía a Berto por un canal de comunicación clásico. En el proceso de medida, el estado del bit QC se destruye. Al recibir esta información clásica, Berto puede aplicar cierto algoritmo cuántico que depende de dicha información clásica sobre el cubit QB que se llevó a Tenerife. Tras aplicar dicho algoritmo, su cubit QB tendrá un estado idéntico al estado del cubit QC. Como resultado, el estado del cubit QC ha sido transmitido desde La Palma a Tenerife. La utilidad más importante del teletransporte cuántico es que es la única manera de copiar un estado cuántico evitando el teorema de no clonación. Copiar estados es muy importante en muchos algoritmos cuánticos, por lo que este proceso de nombre tan atractivo es una operación de gran importancia técnica.

¿Cuándo se batirá este nuevo récord de 143 km? Debido a los problemas de la atmósfera y a que la Tierra es curva, será casi imposible superar esta distancia, salvo que se haga utilizando satélites. Por ello, tanto el grupo de Zeilinger como otros grupos de la competencia están tratando de realizar un teletransporte cuántico entre una estación en tierra y un satélite, o entre dos satélites. No es nada fácil, pero hay rumores de que el año que viene podrían lograrlo. ¿Será Zeilinger el primero? Quizás.