viernes, 6 de julio de 2012

Teleportación: una puerta al infinito



Hasta no hace mucho el concepto de teleportación estaba reservado a la ciencia ficción o a la religión, pero un brillante trabajo de seis científicos de finales del pasado siglo vino a sentar las bases teóricas de ese concepto, que tal vez en menos de un siglo veremos concretarse en algún artilugio de la más avanzada tecnología.

A veces la ciencia nos sorprende con descubrimientos que los avezados lectores de ciencia-ficción no hubiéramos creído nunca que fueran posibles.

Artilugios de la ciencia ficción

La máquina del tiempo se ha hecho teóricamente factible con los trabajos de Kip Thorne sobre agujeros de gusano; las comunicaciones  instantáneas podrían ser realidad gracias al teléfono taquiónico de Gregory Bendford; los ordenadores han creado un mundo irreal donde la gente se relaciona gracias a las redes virtuales; los robots nos rodean en nuestra vida cotidiana, aunque les llamemos electrodomésticos y no tengan forma humanoide; la ingeniería genética ya no considera imposible resucitar dinosaurios o momias de la IIIª Dinastía; lentamente, la conquista del espacio se va afianzando; ... ¿qué falta?

Ah, sí, la teleportación o teletransporte. Ese fantástico sistema que permite al capitán Kirk o Picard subir de inmediato a la nave Enterprise de Star Trek, o a los expedicionarios de Stargate, aparecer de pronto en un planeta a miles de años luz. Vemos como los héroes se desintegran en multitud de puntos luminosos que se desvanecen con un ligero chisporroteo, mientras en ese preciso instante, en un distante planeta, los brillantes confetis surgen de la nada y forman otra vez la silueta del transportado.

Durante años pensamos que sería imposible, que la ciencia nunca dominaría la energía de tal forma que hiciera factible la teleportación. Pero, a lo mejor, estábamos equivocados, porque la mecánica cuántica ya dejó abierta la posibilidad de este tipo de transmisiones, pero con un resquicio sólo teórico y para masas inferiores a la de una partícula.


Teleportación cuántica

Hoy son numerosos los experimentos sobre teleportación cuántica, pero el primer trabajo importante científico apareció en la publicación física más importante del mundo, Physical Review Letters, y estaba firmado por seis físicos teóricos (dos americanos, un israelí, un australiano y dos canadienses), dirigidos por Charles Bennett de los laboratorios IBM. El artículo se titulaba Teleportación, y en él explicaban el concepto sobre el que iban a trabajar: “Hemos escogido llamar ‘teleportación’ a este nuevo fenómeno usado en la ciencia-ficción que significa que se hace desaparecer una persona o un objeto, mientras que una réplica exacta aparece en otra parte”.

La transmisión que propusieron estos científicos podría compararse al fax: lo que llega al receptor es una copia, no el original, aunque lo que llega está reproducido como el original. El sistema consiste en trabajar con dos pares de partículas gemelas, y el receptor debe manipular su par de partículas hasta que reproduzcan las mismas características propuestas por el emisor.

Las entradas teleportación cuántica y entrelazamiento cuántico de la wikipedia son avezados entretenimientos para entendidos, si lo que os cuento os parece excesivamente divulgativo.

Sin desafío para la física

El traslado de personas y objetos que propone la ciencia-ficción sí viola las leyes de la física, ya que en esos casos se trata de hacer viajar algo más rápido que la velocidad de la luz. Pero, el planteamiento teórico que expresaron los investigadores de IBM en su artículo, no desafía ninguna ley física, porque no tiene lugar instantáneamente, o más rápido que la luz.

De hecho, la teoría no permite la teleportación de un ser vivo, o en sentido estricto ni siquiera una partícula. Lo que expusieron ha sido el medio de crear una réplica exacta de una partícula en el lugar que se desee. Pero no se desplazaría la partícula propiamente dicha, sino que se transmitiría la información necesaria para la reconstrucción de una copia exacta. No se transmite la materia, sino la información para duplicar la materia.

Si a alguien suena extraño o imposible la idea expresada, le debemos recordar que también hemos aprendido a enviar sonidos e imágenes a la velocidad de la luz. La radio y la televisión son posible gracias a ello. Pero no enviamos imágenes o sonidos, porque se quedan en el lugar de la emisión y dejan de existir al cabo de una fracción de segundo.

La información viaja

Lo que enviamos es información, que adquiere forma de ondas eléctricas, mediante la cual puede recrearse el sonido o la imagen original.

Enviar sonido es relativamente fácil, ya que se trata de una representación unidimensional. Un sonido sólo posee un nivel de sonoridad, un único valor. Una escena visual, una imagen, ya requiere información sobre miles de variaciones en brillos y colores porque estamos tratando con un modelo bidimensional de luces y sombras.

La cámara se encarga de diseccionar rápidamente los valores lumínicos, les da un valor que se transporta hasta el aparato receptor que lo reproduce. Si la televisión transmite una astronómica cifra de información en cada segundo, podemos imaginar los datos que requeriría una partícula polidimensional. Ahí estriba la dificultad de la teleportación.

Teletransportar un cuerpo humano

Lo cierto es que el día que se consiga llevar a la práctica esta posibilidad que ofrece la física teórica, se habrá dado un paso muy importante para conseguir la teleportación, aunque si bien podría hacerse con una partícula, con nuestros conocimientos actuales, conseguirlo con un cuerpo humano sería una tarea imposible ya que se requeriría el envío de información de mil cuatrillones de partículas (1028, un uno seguido de 28 ceros). Desgraciadamente, ni siquiera se sabe reproducir a nivel molecular un simple trozo de papel, así que un ser humano...

Sí sabemos, sin embargo, que la idea de la teleportación, el transporte instantáneo, se encuentra reflejada como milagros en muchas religiones, especialmente las orientales; aunque en ellas la idea más frecuente es la de autoteleportación, un proceso que tiene lugar sin intervención de una psiquis extraña, o la bilocación. Un fenómeno psíquico que algunos autores, como el matemático Rudy Rucker, o el historiador de las religiones Ioan P. Couliano, bastante alegremente atribuyen a un pliegue en el espacio-tiempo, que conocemos como la cuarta dimensión.

Teleportación mental y literaria

Pero esas hipótesis de teleportación mental no pueden ser medidas, ni reproducidas en laboratorio, ni tampoco podemos especular sobre un posible uso social de tal conocimiento. Para hacerlo, nos tenemos que valer de la ciencia, aunque de momento entre más en el terreno de la ciencia-ficción que en el de la tecnología propiamente dicha.

Posiblemente, la primera máquina de teletransporte que se imaginó partió de la pluma del espiritista Arthur Conan Doyle, el creador de Sherlock Holmes, en su relato La Máquina Desintegradora (perteneciente a las Aventuras del Profesor Challenger), escrito hacia 1925. Curiosamente su sistema de reintegración del ser sometido a la máquina se basa, según la historia, en el “fenómeno llamado del apport (‘aporte’), es decir, de la aportación desde cierta distancia de un objeto que se presenta de pronto en un lugar nuevo. ¿Cómo podría realizarse ese fenómeno si no es mediante la liberación de las moléculas y su transporte sobre una onda eléctrica, para volver a reunirse exactamente como estaban, atraídas por una fuerza irresistible?”.

Dividiendo átomo a átomo

En la teoría científica, el aparato funcionaría dividiendo átomo a átomo el objeto o la persona a transportar, elaborando así una cadena de información que se expresaría algo así como: átomo de carbono, átomo de hidrógeno a un micrón, átomo de oxígeno a una mil millónesima de centímetro, y así sucesivamente hasta el final, utilizando además un preciso sistema de coordenadas para situar cada partícula. Si esto se consiguiera, con la tecnología apropiada no sería muy difícil reproducir el fenómeno a la inversa y duplicar el original sin equivocarse en un sólo átomo.

Pero las dificultades prácticas para este tipo de transportes serían casi insalvables. Se puede comparar al duplicado de una ciudad como Barcelona, que para teleportar requeriría la realización de un duplicado exacto con cada uno de los elementos que comprende, cañerías, cristales, ladrillos, asfalto, árboles, etc. Una tarea imposible, ¿verdad?. Pues desmenuzar un ser humano sería al menos un billón de veces más complicado de duplicar que una gran ciudad.

Una tarea casi infinita

El prospectivista, antes que autor fantacientífico, Arthur C. Clarke comparó el tiempo que tarda en transmitirse una imagen de televisión y ha calculado que el teletransporte de todos los átomos de un ser humano tardaría en ejecutarse la friolera de 20 billones de años, “todo el tiempo disponible antes de que las estrellas dejen de existir”.

También Clarke elaboró una simpática analogía para entender este concepto. Imagina a Leonardo da Vinci en su tiempo tratando de reproducir mecánicamente, ya que desconoce la electricidad, el sistema de la televisión; esto, transmitir imágenes a distancia.

Como adecuadamente demuestra, puede conseguirse mediante un sistema de semáforos y señales y un código binario, pero se tardarían veinte días en transmitir la imagen de un único cuadro, y ello con bastantes imperfecciones. Tal vez menos días contando un gran número de operadores.

Añade Clarke: “El que este ‘trabajo’ pueda ser realizado por medios electrónicos en la treintava parte de un segundo, le hubiera parecido a Leonardo –pese a ser el hombre con mayor amplitud de visión del futuro que jamás existió– una absoluta e incuestionable imposibilidad”.

500 años no es nada

Divertido, cuando lo observamos desde la perspectiva que nos dan 500 años de adelantos científicos, pensar que gracias a la electrónica, ese fenómeno se reproduce en todos los hogares del mundo a cada momento.

Posiblemente tengamos que esperar otros quinientos años a que la tecnología nos proporcione ordenadores cuánticos que puedan solventar las dificultades de la teleportación.

Hace 50 años, nadie podía imaginar que las propiedades de la antimateria nos permitiría crear un sistema para observar el interior del ser humano, incluso sus procesos mentales, como es la tomografía por emisión de positrones (TEP), cuyos equipos pueden verse en algunos hospitales.

Todavía hay que llamar la atención sobre dos problemas añadidos:

Primero, ¿cómo se podría transmitir los pensamientos de un ser humano?, porque sería realmente difícil traducir a categorías de átomos una reflexión o un sentimiento.

Y, segundo, ¿qué sucedería si el artilugio se usara para replicar la materia? Puesto que un teleportador, tal como lo concibe la ciencia, es un duplicador de seres u objetos, podrían fabricarse muchos seres humanos idénticos. Las imágenes que produce esta visión no son nada halagüeñas.

El más importante debate de la física

La teleportación, tal como se planteó en el trabajo de Charles Bennett y sus colegas, se encuentra en el centro del más importante debate de la física contemporánea: El que enfrentó a Einstein con los fundadores de la mecánica cuántica. Como saben los lectores, el teorema de Bell resolvía la paradoja EPR (Einstein-Podolsky-Rosen), según la cual creían demostrar que la realidad es ‘separable’, es decir que las partículas no pueden ejercer influencias instantáneas entre ellas, al contrario de lo que afirma la mecánica cuántica.

Pero Einstein no llevaba razón, según demostró Alain Aspect http://es.wikipedia.org/wiki/Alain_Aspect en 1980. El universo es inseparable: en un sistema de dos partículas gemelas, cuando se cambia la característica de una de ellas, la otra se modifica instantáneamente, se encuentre donde se encuentre, aunque sea a miles de años luz.

No se trata de que algo viaje más rápido que la luz, ya que al parecer nada puede viajar a esa velocidad, sino que deben considerarse las dos partículas como entidades inseparables. Esa característica de no-separabilidad es la que encuentra aplicación en teleportación.

Las partículas gemelas

Cómo los científicos han conseguido demostrar que la teleportación es posible a nivel cuántico.

Es necesario fabricar un par de partículas gemelas, A y B. Como ya sabemos se trata de un par EPR, es decir que todo lo que acontece a una, sucederá instantáneamente a la otra. Una (A) se queda en la Tierra y otra (B) se transporta por medios convencionales a un planeta lejano. Imaginemos que ahora queremos tener en ese planeta una réplica exacta de una partícula extraña, la C.

Se ponen en relación A y C par a que interactuen entre ellas y se mide la propiedad que se desee copiar (por ejemplo, la polarización) de la nueva pareja de partículas. Los resultados de esta medida se comunican por un medio de comunicación clásico (teléfono o radio) al encargado de la lejana partícula B, que al ser medida adquiere las propiedades de A y C.

Lo más curioso es que la física cuántica no obliga a las partículas a adquirir una cualidad, la polarización por ejemplo, hasta que es medida, según estipula el Principio de Incertidumbre de Heisenberg. Es decir, hasta que no existe un observador, no existen más que probabilidades, nunca nada real.


Aplicaciones de la teleportación cuántica

Los físicos ya imaginan fantásticas posibilidades para la teleportación, aunque sea de una partícula. Por ejemplo, conocer el estado cuántico d e una estrella a la que ha llegado una sonda espacial, aunque eso resulta poco interesante para la industria o para el hombre de la calle a quien sólo interesa la aplicación práctica de cualquier descubrimiento.

En los diseños de experimentos para teleportar partículas en cadena, se ha pensado en una primera aplicación: la criptografía, es decir el estudio de los códigos secretos. Una sucesión de estados cuánticos parece ser el más confidencial de los mensajes. Un espía que quisiera interceptar un mensaje cuántico, se encontraría que nadie más que el poseedor de la partícula EPR puede reconstruir el estado cuántico codificado en el origen. No es casualidad que entre los científicos que han desarrollado la teleportación se encuentren físicos, informáticos y has ta un especialista en criptografía, financiados por la compañía IBM, la cual ve en perspectiva la construcción de ordenadores cuánticos.

Este tipo de ordenadores pueden suponen una revolución del conocimiento. Las leyes clásicas de la teoría de la información, tal como la conocemos, se basa en el sistema binario, o es sí o es no, es 1 o es cero, es algo o es nada, pero las partículas tienen la posibilidad de encontrarse en varios estados simultáneamente.

Sabemos que son a la vez onda y corpúsculo, aunque se decantan por una u otra forma cuando son observados, es decir cuando adquieren carta de naturaleza. Los ordenadores cuánticos serían semejantes al cerebro humano, capaces de tratar paralelamente los datos y ejecutar varias tareas intelectuales a la vez.

Imágenes:
La teleportación fantástica: Star Trek
La teleportación cuántica (abusando de la gentileza explicativa de Pijama surf)
Hardware para la investigación en teleportación cuántica

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