Teleportación cuántica
La teleportación cuántica es un proceso en el cual se transmite información cuántica de una posición a otra suficientemente alejada (ya que se tendrán estados entrelazados en ambas localizaciones) mediante un canal clásico.
Debido a que se produce un intercambio de información mediante un canal clásico, este intercambio no puede ir más rápido que la velocidad de la luz.
Un bit es un sistema que puede existir en dos estados distintos, por ejemplo, para representar 0 y 1.
El término de teleportación cuántica fue acuñado por el físico Charles Bennett, en su artículo de 1993 juntos con sus colegas G. Brassard, C. Crépeau, R. Jozsa, A. Peres y W. K.
[1] La teleportación cuántica fue realizada por primera vez para un solo fotón,[2] y más tarde se realizó para varios sistemas, tales como átomos, iones, electrones y circuitos superconductores.
[3][4][5] El objetivo de esta técnica es transmitir un qubit entre Alice (emisora) y Bob (receptor) mediante el envío de dos bits clásicos.
Previamente, Alice y Bob deberán compartir un estado entrelazado (entangled).
Por facilidad, se denotará a los estados de las siguientes formas
Una vez elegido el estado de Bell que compartirán, se separarán una distancia tal que no pueda haber ninguna influencia entre ambos sistemas.
Pongamos, por ejemplo, que han escogido el estado
El objetivo ahora es transmitir un estado (o qubit) que alguien le da a Alice, llamando a ese estado
(únicamente saben que, como es obvio, el estado debe estar normalizado).
transmitiendo del sistema A al B solo dos bits clásicos.
El aplicar una puerta CNOT se puede ver como aplicar un operador a los estados, tal que la matriz con la que podemos representar a este operador sea de la forma
Vamos a ver qué significa aplicar este operador.
donde lo único que se ha variado con respecto del estado
A continuación Alice aplicará una puerta u operador de Hadamard.
, y está representado en forma matricial de la siguiente manera
y si se opera y agrupa en qubits de Alice y qubits de Bob (recordar que, según el orden en el que aparecen, los dos primeros qubits son de Alice y el tercero de Bob), se obtendrá lo siguiente[6]
colapsará a una de sus cuatro opciones, llamando al estado resultante
Estos operadores no son más que las matrices de Pauli.
, le enviará a Bob por un canal clásico estos dos bits.
En la siguiente tabla se tiene un esquema de las posibles opciones y las operaciones a aplicar[6] Entonces, tras recibir Bob los dos bits clásicos y aplicar las operaciones pertinentes, ya tiene el estado que se quería enviar desde un principio,
a la línea de unión al principio del esquema.
La H se identifica con la aplicación del operador de Hadamard.
Por último, la expresión que se ve de la forma
El "intercambio de entrelazamiento" es un ejemplo simple e ilustrativo.
Un forma más simétrica de explicar la situación es la siguiente: Alice tiene una partícula, Bob tiene dos, y Carol una.
Pero se puede generalizar para N dimensiones, teniendo dits y qudits (que viene del inglés por ser d-dimensional), como por ejemplo, trits y qutrits.
Destacar que, como no estamos en 2 dimensiones, los operadores utilizados aquí (
