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Teletransporte
-Una grande de mozarella y seis empadanas de pollo Marquitos.
-Cómo no señora. ¿Delivery común o teletransporte?
-Común, comúm. El teletransporter me anda fallando, sabés. Voy a tener que comprarme
el importado.
La escena es ilusoria, en un futuro hipotético en el que una tecnología improbable, el
teletransporte, es de uso cotidiano. Improbable pero -ahora lo vemos- no imposible. Los
que vieron La Mosca (en sus dos versiones) o recuerdan al capitán Kirk, en Viaje a las
Estrellas ordenando “energize” reconocen la idea: un cuerpo desaparece en un lugar y
aparece en otro. Es el tema en “Jumper”, dirigida por Doug Liman, en la que David
(Hayden Christensen), el superhéroe de la película, adolece de una cautivante anomalía
genética: con solo pensar puede transportarse instantáneamente de un lugar a otro.
A pesar de que las críticas fueron pobres, me interesé por la película, por un lado porque
algunas escenas están filmadas en Gallup Park, un parque de frondosa serenidad al borde
del río Huron, a distancia caminable de mi casa en Ann Arbor. Pero sobre todo después
de leer un artículo en el New York Times sobre su pre-estreno en un salón del
Massachussets Institute of Technology (el “MIT”) y una discusión posterior en la que
participaron Liman, Christensen y dos físicos, Edward Farhi and Max Tegmark, expertos
en la física supuestamente relevante a la trama. En la función estaba también Warren
Betts, el publicista detrás del proyecto, quien refirió su entusiasmo por la idea después de
que un físico del California Institute of Technology le dijera que el teletransporte era una
realidad en el mundo enigmático de la mecánica cuántica.
La esperable conclusión del encuentro fue que el teletransporte, en su versión actual,
tiene poco que ver con la película. En cambio, hubo acuerdo, por parte de los físicos, en
que las buenas ficciones son invitaciones a la imaginación científica y a la reflexión sobre
la verdadera imposibilidad de ciertas propuestas fantásticas. Me vino a la memoria un
ensayo que me cautivó en la adolescencia, “Contracción increíble”, en el que Isaac
Asimov desmenuza las imprecisiones científicas de la película “Viaje fantástico”. Un
diplomático está a punto de ser asesinado. Para salvarlo, se achica un submarino a tamaño
microscópico y se lo inyectan al flujo sanguíneo con una tripulación en la que está, nada
menos, Raquel Welch. En un entretenido análisis Asimov muestra la imposibilidad de
dicha contracción, entre otras cosas porque el submarino estaría sujeto al bombardeo
errático de átomos de tamaño comparable al submarino mismo. Con el teletransporte la
situación es distinta: se trata de una improbabilidad más que de una imposibilidad,
insinuando un pasadizo comunicante bajo la divisoria de aguas entre la ciencia y la
ficción.
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La tecnología nos invita a extrapolar realidades. Si soy capaz de mandar un fax o
escanear una foto y "teletransportarla" por mail a otro lugar casi instantáneamente,
¿llegará el día en que podamos hacer lo mismo con una persona o una porción de
pizza? Miremos esto con más cuidado. Cuando mandamos un fax, lo que mandamos es
una copia, un facsímil, y nos quedamos con el original. Con el teletransporte, tal como
ocurre en "Jumper" o en otras variantes de ciencia ficción, la intención es teletransportar
el original. El “transporter”, a la manera de algunos episodios de Viaje a las Estrellas,
por ejemplo, sería una especie de escáner en el que el original desaparece y se convierte
en energía. Esa energía es enviada, de algún modo, a otro lugar, donde se reconstruye en
materia para conformar una copia idéntica, átomo por átomo, del original. Y aquí
aparecen varias objeciones.
La primera, bajo el cartel más luminoso de la física: E = mc 2 . En este caso, lo que la
fórmula está diciendo es que al convertir a un ser humano de 70 Kg en energía se
liberaría un equivalente a miles de bombas de hidrógeno; menos de un gramo de materia
convertida en energía destruyó Hiroshima. En otras palabras, esa versión del transporter
es impracticable.
La segunda alternativa es, a la manera del fax, transportar la información de la
configuración atómica precisa de un ser humano e idear algún método para reconstruirlo
en otro lugar. Este método está expuesto a dos objeciones. La primera cuantitativa y la
segunda más fundamental. En su libro “La Física de Viaje a Las Estrellas”, Lawrence
Krauss estimó el número de discos rígidos (de mil gigabytes) necesarios para codificar a
un ser humano y obtuvo una pila de cien años luz de altura. Varios lectores objetaron su
estimación, pero sin bajar el número a algo práctico. La segunda objeción tiene que ver
con la llamada mecánica cuántica: a nivel microscópico, es imposible extraer información
del estado de los componentes atómicos sin alterarles su estado. Cada medición modifica
irremediablemente el original. Por lo tanto, nunca es posible conocer el estado de un
sistema contando con un único ejemplar. Lo más interesante de esta historia es que, pese
a esta objeción fundamental, en 1993 un grupo de físicos, algunos de ellos del laboratorio
de IBM encontraron un vericueto cuántico que, “destruyendo” la información del
original, permite teletransportar la información completa para una partícula
microscópica. La limitación del teletransporte sería entonces cuantitativa y no
fundamental.
Supongamos un futuro en el que la información completa de Carolina X es enviada casi
instantáneamente de Tribunales a Palermo, donde es reconstruida, átomo por átomo a su
configuración original. ¿Se trata de la misma Carolina X o de una mera reproducción?
¿Está toda la identidad de Carolina X contenida en sus átomos? Antes de empezar a
escribir este artículo intercambié unos mensajes con Juan Pablo Paz, físico de la UBA
con reputación internacional en información cuántica. Juan Pablo me refirió una anécdota
de un seminario de Asher Peres, uno de los autores del famoso trabajo de 1993. Alguien
de la audiencia le preguntó si había alguna esperanza de teleportar 'el alma'
además del cuerpo. Asher respondió, ironizando: nosotros solamente teleportamos el
alma, al cuerpo simplemente lo transportamos. Lo que Asher estaba insinuando es que el
método de teletransporte cuántico involucra el envío de información, y no materia. En
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nuestro ejemplo, esa información se usaría para reconstruir a Carolina X, con átomos
distintos a la que la constituían en Tribunales. Nuestra identidad está en el orden, en la
configuración de la materia que nos constituye y no en la materia misma.
En la leyenda griega, después de matar al minotauro, Teseo vuelve a Atenas en un barco
que los atenienses preservaron mucho después de su muerte. A medida que el barco se
deterioraba le reemplazaban el entablado, siempre procurando que su aspecto fuera
indistinguible del original. Al cabo de los años cada componente del barco era distinta de
la inicial. ¿Era el mismo barco? --se preguntaron los filósofos. Para unos la identidad del
barco estaba en su forma; para otros en su materia--cuya raíz etimológica es, justamente,
“madera”. Si pensáramos en un barco en el que se reemplazó cada componente, átomo
por átomo, diríamos, en lenguaje actual, que la identidad está en la forma. Nuestro
cuerpo, como el barco de Teseo, es una estructura de células que se descartan y
reemplazan. Creamos una nueva piel cada dos semanas, un hígado cada año y medio, y
nuestro esqueleto se renueva en unos diez años. Si bien con las neuronas el tema es
controvertido, es concebible que al morir seamos reproducciones de nosotros mismos en
la juventud.
La cuestión de la identidad es más que filosófica; es uno de los ejes de la mecánica
cuántica: las partículas elementales, los constituyentes de los átomos, son absolutamente
indistinguibles una de otra. Cada átomo de carbono suyo es idéntico a los míos; cada
electrón carece de individualidad. Todavía más, en el mundo cuántico cada partícula
microscópica no sólo es indistinguible de los demás sino que, de un modo peculiar, es
indistinguible de sí misma. Un electrón dentro de un átomo existe simultáneamente en
infinitos lugares cerca del núcleo atómico, y esos infinitos mellizos se constituyen en uno
definido al ser detectados, al ser observados. Dicho de otra forma, no se le puede pedir
coartadas al electrón. Esta propiedad enigmática está caricaturizada en la siguiente
alegoría, en la que en lugar de infinitas posibilidades para la ubicación del electrón, un
cubo está, simultáneamente, en dos estados posibles A y B.
Después de un momento, nuestra mente se “engancha” con una de las dos perspectivas
del cubo, A o B. Ese engancharse sería, a grandes rasgos, la detección, la transición de la
multiplicidad (dos en este caso) a un estado definido. Ahora tomo dos cubos de tal modo
que, si bien antes de la medición ignoramos la perspectiva de cada cubo, sabemos que
tienen perspectivas opuestas:
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Antes de la medición, los cubos 1 y 2 están “entrelazados”; están simultáneamente en las
dos posibilidades, en sus dos identidades, pero uno en la opuesta del otro. Y si medimos
el estado de uno de ellos inmediatamente sabemos el del otro. El entrelazamiento
cuántico es un concepto sin un equivalente en nuestra intuición cotidiana, y es lo que
diferencia la física cuántica de la clásica: en la física de Newton no hay entrelazamiento,
cada cubo está o en A o en B, no en ambas perspectivas a la vez.
El primer experimento de teletransporte cuántico, realizado en 1997, recurre al
entrelazamiento para teletransportar, no un cubo, sino un fotón, un átomo de luz que, así
como el cubo, puede estar en dos “perspectivas” mutuamente excluyentes: la polarización
de la luz.
Digamos que queremos teletransportar un cubo (un fotón) que está en Tribunales,
mandando la información de su estado a Palermo. El estado del cubo (llamémosle cubo
X) en Tribunales es una superposición de A y B, digamos, 30% de A y 70 % de B. Pero
ignoramos la información de esos porcentajes; si lo midiéramos, el cubo pasaría a estar o
en A o en B y destruiríamos la información. La salida está en acudir a dos cubos más,
llamémosle T y P. El primer paso es prepararlos en un estado de entrelazamiento, como
en el caso de los dos cubos que discutimos antes, y tranportar (no teletransoportar) el
cubo P a Palermo preservando su entrelazamiento con T. Aunque parezca mentira, es
posible tener dos fotones entrelazados a distancias grandes. En un experimento de
teletransporte realizado en Viena en el 2004 se usaron fotones entrelazados a 600 metros
de distancia, usando una fibra óptica tendida por las cloacas debajo del Danubio. El
segundo “pase mágico” es entrelazar el cubo X con el T, los dos en Tribunales. Como
resultado de ese nuevo entrelazamiento, el estado del cubo en Palermo cambia
instantáneamente. En el tercer paso, un observador realiza una medición sobre el estado
entrelazado de X y T en Tribunales y le pasa el resultado de esa medición, por teléfono, a
un observador en Palermo. En ese proceso, el estado de X se destruye, pero con esa
información el observador en Palermo está en condiciones de hacer una operación sobre
el cubo P, sin medirlo, por ejemplo rotarlo sobre su eje, y de esa forma el cubo en
Palermo pasa a estar en exactamente el mismo estado cuántico en que estaba X: se
completó el teletransporte.
¿Se puede extender esto a la enormidad de átomos que componen a Carolina X o a una
porción de pizza? Para teletransportar una pizza a la manera del grupo de IBM es
necesario en primer lugar tener los átomos necesarios en casa y que esos átomos estén
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cuánticamente entrelazados con sus correspondientes en la pizzería: muy improbable.
En el 2001 la fuerza aérea norteamericana le encargó a Eric Davis, de la empresa Warp
Drive Metrics un estudio de aplicabilidad (con un presupuesto relativamente modesto de
25 mil dólares) del teletransporte a objetos macroscópicos. La conclusión fue negativa.
Sin embargo, el interés en el entrelazamiento y el teletransporte cuántico es fundamental
para otras potenciales aplicaciones prácticas de la mecánica cuántica. Me comenta Juan
Pablo que en el Instituto de Investigaciones Científicas y Técnicas (Citefa) en Buenos
Aires, él y sus colaboradores están terminando de armar un laboratorio que permitirá
trabajar con fotones entrelazados en los próximos meses. Pero, por ahora, delivery común
y, de Tribunales a Palermo, el subte.
Alberto Rojo, Ann Arbor, 10-3-08
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