No, la información cuántica no viaja más rápido que la luz (II)

12/09/2016 12 comentarios
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Continuación de la primera parte. En este caso, nos centramos en el protocolo de "teleportación" cuántica.

Ya sé que ésta no es una bitácora de ciencia-ficción, pero imaginen que Scarlett y yo hemos profundizado en nuestra relación. Tanto es así, que he decidido hacerle un regalo especial: le regalaré una moneda cuántica como las que describimos en la primera parte, y además le aseguraré que esa moneda tendrá siempre el mismo "estado" que otra que tengo yo en mi bolsillo. ¿Bonito, no?

Ya te estoy oyendo, ¡oh, lector! hacer muchas preguntas. ¿Qué diablos quiero decir con "estado", por ejemplo? Pues bien, el "estado" de la moneda cuántica básicamente me dice la probabilidad de que salga cara y la probababilidad de que salga cruz. Más aún, imaginen que la moneda puede caer "de canto" y que en cada uno de los dos puntos en que puede caer de canto hay una pequeña cara y una pequeña cruz. Y aún más, imaginen que la moneda puede caer en equilibrio con cualquier inclinación respecto a la mesa (no sólo 0º y 90º como en los dos casos anteriores) y que en cada uno de los dos puntos de apoyo posibles para cada ángulo hay algún tipo de símbolo que me permite asignar una cara y una cruz. Pues bien, el estado también contiene la información sobre las probabilidades de que salga cara o cruz en todos esos ángulos (en todas las bases en que se hace la medida, en jerga técnica).

Así que yo tengo una moneda en el bolsillo, que está en algún estado que yo no conozco; es decir, hay una probabilidad de digamos el 25 % de que salga cara si la moneda cae de la manera habitual, pero digamos del 32,6 % si cae de canto etc. "Scarlett, fíjate qué maravilla: aunque yo no sé cuáles son esas probabilidades, te prometo que la moneda que te he dado estará siempre en el mismo estado que la mía" -le digo. Ella no levanta la mirada de su iPhone, pero sé que se conmoverá cuando vea los resultados.

Para que la cosa funcione necesito una tercera moneda, que también estará en mi bolsillo. Esta tercera moneda estará en un estado entrelazado con la moneda de Scarlett (véase primera parte). Así que yo ahora tengo dos monedas en mi bolsillo: la de la suerte (cuyo estado desconocido quiero transmitir a mi amiga) y una auxiliar. El truco consiste en que yo lance mis dos monedas a la vez. Fíjense que para cada ángulo de caída (cada base de medida) tengo cuatro posibles resultados: dos caras, dos cruces, una cara y una cruz, una cruz y una cara. Las leyes de la mecánica cuántica dictan en qué estado está ahora está la moneda de Scarlett después de que yo haya hecho esta medida. Y, gracias a que mi moneda auxiliar estaba entrelazada con la de Scarlett, las leyes de la mecánica cuántica me dicen que se da la siguiente propiedad: para cada resultado de mi medida hay una cosa que puede hacer Scarlett para estar segura de que su moneda está en el mismo estado que la mía, la de la suerte (¡sin necesidad de que ni ella ni yo hayamos sabido nunca cuál es ese estado!) Es decir, que si me ha salido cara-cara, Scarlett tendrá que, digamos, darle una vuelta a su moneda. Si sale cruz-cruz, en cambio tendrá que, digamos, darle dos vueltas etc. Esto viene a ser parecido a "Vértigo", cuando Kim Novak reaparece con el pelo teñido de moreno y una ropa distinta: James Stewart sabe que su Madeleine está ahí, pero también que hay que hacer algunos cambios para que vuelva a su "estado" original. 

Kim Novak como Judy Barton en "Vértigo" (Alfred Hitchcock , 1958) 

En esto, queridos lectores, consiste la llamada "teleportación cuántica" (quantum teleportation: de momento, el diccionario de la RAE no recoge ni "teleportación" ni "teletransporte", así que permítanme el barbarismo). En este punto, es habitual citar a Star Trek, pero yo prefiero el ejemplo fallido de "La mosca" (total, ninguno de los dos tiene nada que ver con la teleportación cuántica y así rindo homenaje a Cronenberg). Esto es una aplicación de la mecánica cuántica, imposible de realizar con un sistema que no obedezca leyes cuánticas, pero... ¿Se han fijado en el punto clave para el tema que estamos tratando? ¿Qué ocurre si Scarlett no sabe el resultado de mi medida? Absolutamente nada: Scarlett tiene una moneda con un estado completamente aleatorio. ¿Y qué tengo que hacer para que Scarlett sepa el resultado de mi medida? Efectivamente, lo han adivinado, marcar su número (ya saben: 555...) 

No lo hagan en casa. "La mosca" (The Fly, David Cronenberg 1986) 

Ahí van, viajando por el espacio hasta su iPhone 7, los dos bits de información clásica que harán posible que usemos la mecánica cuántica para una tarea extraordinaria, pero en la que ningún momento ha habido transmisión de información a velocidades más rápidas que la de la luz. Como les avisé, esto es sólo un ejemplo, pero se puede demostrar con más rigor que siempre es así, y que las leyes de la mecánica cuántica no permiten otra cosa: podemos usar sus propiedades para hacer cosas maravillosas, cosas imposibles con sistemas clásicos, pero siempre asistidos por información clásica. No podemos usar la mecánica cuántica para que algo viaje más rápido que la luz.