A veces, las noticias científicas más impactantes no necesitan de titulares estruendosos. Basta con que hablen de lo que parecía imposible. Teleportar el estado de una partícula a otra es algo que la física cuántica lleva tiempo explorando, pero lograrlo entre partículas generadas por fuentes completamente distintas —sin haber tenido nunca contacto previo— es un paso que cambia las reglas del juego. El reciente experimento liderado por el equipo de Peter Michler, en la Universidad de Stuttgart, ha dado justo ese salto. Y lo ha hecho sin recurrir a instalaciones exóticas: bastaron dos puntos cuánticos y una fibra óptica como la que conecta hogares.
El estudio, publicado en Nature Communications, demuestra por primera vez la teleportación cuántica entre fotones generados por emisores independientes, gracias a una configuración que incluye convertidores de frecuencia, un sistema de medición tipo Bell y una tecnología de entrelazamiento cuidadosamente mantenida. El experimento no solo valida conceptos teóricos fundamentales, sino que plantea una forma viable y escalable de construir una futura red de comunicaciones cuánticas. Con ello, da respuesta a una pregunta clave: ¿podemos transferir información cuántica entre nodos separados físicamente sin perder la integridad del mensaje?
Un experimento pensado para la red cuántica del futuro
En el corazón del experimento hay dos puntos cuánticos (quantum dots), diminutos semiconductores que funcionan como fuentes de luz cuántica. Uno de ellos (QD1) genera un fotón individual, mientras que el otro (QD2) emite un par de fotones entrelazados. Estos puntos cuánticos no están conectados físicamente entre sí y operan de forma independiente. Sin embargo, su luz puede entrelazarse de forma efectiva si se cumplen ciertas condiciones de interferencia cuántica.
La clave está en la interferencia entre fotones indistinguibles, es decir, que tengan exactamente la misma longitud de onda, polarización y otras propiedades cuánticas. Esto es difícil cuando los fotones provienen de fuentes diferentes, ya que es muy fácil que tengan ligeras diferencias que rompan ese efecto. Para resolverlo, los investigadores utilizaron dos convertidores de frecuencia cuántica que ajustan los fotones a una longitud de onda común en el rango de las telecomunicaciones: 1515 nanómetros.
Una vez ajustadas las frecuencias, los fotones fueron enviados a una estación intermedia donde se realizó una medición de estado de Bell, un tipo de prueba que permite detectar correlaciones cuánticas entre partículas. Al realizar esta medición sobre uno de los fotones individuales y uno del par entrelazado, se desencadena la teleportación del estado cuántico original hacia el tercer fotón, sin que haya habido contacto directo entre ellos.
Lo que realmente se teleporta
Aunque el término "teleportación" puede sonar sensacionalista, no se trata de mover físicamente una partícula de un lugar a otro, sino de transferir su estado cuántico. Ese estado contiene la información fundamental de la partícula, y gracias al entrelazamiento, puede ser "copiado" de manera instantánea a otra partícula lejana, sin pasar por el espacio intermedio.
En este caso, los científicos prepararon el fotón individual en tres estados distintos de polarización —horizontal (H), diagonal (D) y circular derecha (R)— y lograron que estos estados fueran reconstruidos con éxito en el fotón final, tras la medición de Bell. La fidelidad de la teleportación fue del 72,1 %, una cifra que supera con claridad el umbral clásico del 66,7 % y que demuestra que hubo un comportamiento puramente cuántico en el proceso.
La fidelidad, eso sí, depende del tiempo de coincidencia entre los fotones detectados. Cuanto más estricta es la ventana temporal —por ejemplo, 70 picosegundos—, mayor es la fidelidad del resultado, aunque a costa de reducir la cantidad de eventos medidos. Esta relación se debe a los efectos de decoherencia y ruido del sistema, algo que el equipo logró compensar parcialmente con una cuidadosa calibración de la configuración.
¿Qué tiene de nuevo esta teleportación cuántica?
Este cuadro compara los experimentos anteriores de teleportación cuántica con el nuevo logro de 2025. La clave está en que, por primera vez, se ha logrado entrelazar y transferir información entre fotones que no comparten origen ni han estado conectados físicamente. Esta diferencia técnica abre nuevas posibilidades para construir redes cuánticas reales con nodos independientes y comunicación segura a larga distancia.
table { width: 100%; border-collapse: collapse; margin: 1em 0; } th, td { border: 1px solid #ccc; padding: 10px; text-align: left; } th { background-color: #f2f2f2; }| Aspecto | Teleportación cuántica anterior | Nuevo experimento (2025) |
|---|---|---|
| Origen de los fotones | Misma fuente o emisores sincronizados | Fuentes independientes, sin contacto previo |
| Tipo de emisión | Fotones preparados en condiciones idénticas | Fotones ajustados por conversión de frecuencia |
| Entrelazamiento | Entre partículas con historia compartida | Generado mediante medición de Bell entre fotones de distinta fuente |
| Viabilidad práctica | Alta en laboratorio, baja fuera de él | Alta compatibilidad con redes de fibra óptica reales |
El papel del entrelazamiento y la conversión de frecuencia
Una de las partes más complejas del experimento fue garantizar que el entrelazamiento entre los fotones se mantuviera tras la conversión de frecuencia. Los dispositivos utilizados no solo ajustan la longitud de onda, sino que también deben conservar la polarización, que es el aspecto que codifica la información cuántica. Si ese parámetro se altera, el experimento fracasa.
Según los investigadores, la fidelidad del entrelazamiento se mantuvo en niveles cercanos al 97 %, lo que demuestra que es posible adaptar fuentes de luz cuántica a longitudes de onda compatibles con redes de fibra óptica reales sin sacrificar la calidad del entrelazamiento. “La capacidad del proceso de conversión de frecuencia para preservar completamente el estado de polarización de los fotones implicados ha sido un factor crucial”, señala el equipo en el estudio.
El uso de longitudes de onda propias de las telecomunicaciones tiene una ventaja adicional: la baja pérdida en fibra óptica. Esto significa que los experimentos podrían ampliarse fácilmente a distancias de varios kilómetros sin una caída significativa en la calidad del canal cuántico. De hecho, el estudio utilizó cables de fibra estándar, con una pérdida estimada de apenas 0,2 dB por kilómetro.
La música del entrelazamiento
Para entender cómo funciona este experimento sin que los fotones se hayan encontrado nunca, puede ayudar pensar en dos músicos que tocan la misma nota desde lugares distintos. Si ambas notas son idénticas en tono, ritmo y volumen, pueden mezclarse en un micrófono central que reconoce su armonía. En este caso, el micrófono sería la medición de Bell, que detecta cuando dos fotones “suena igual” cuánticamente. Y cuando eso sucede, la información del primero puede ser transferida al tercero, sin que se crucen físicamente. Así es como actúa el entrelazamiento aquí: como una partitura común, ejecutada a distancia.
Fronteras abiertas para la comunicación cuántica
Este experimento no es una curiosidad aislada. Es una pieza crítica en el diseño de una futura red cuántica global, capaz de conectar ordenadores cuánticos, sensores distribuidos y sistemas de cifrado imposibles de hackear por métodos clásicos. Para ello, es imprescindible contar con emisores cuánticos independientes que puedan intercambiar información sin necesidad de sincronizarse físicamente.
Uno de los grandes retos actuales es escalar este tipo de experimentos sin perder fidelidad en la teleportación. Factores como el ruido inducido por el láser de bombeo, la dispersión espectral de los fotones o las interacciones residuales dentro de los puntos cuánticos pueden afectar al rendimiento. Sin embargo, el estudio también proporciona un modelo teórico que permite estimar cómo mejorar estos resultados.
Según las simulaciones, si se utilizan emisores con visibilidad de interferencia del 83 % y se reducen factores como la división de niveles finos (FSS), la fidelidad media podría superar el 85 %, e incluso llegar al 99 % en condiciones ideales. Esto requeriría, entre otras cosas, estructuras fotónicas personalizadas que aceleren el decaimiento del fotón biexcitón o métodos más precisos de control de polarización.
Más allá del laboratorio
Aunque la demostración se realizó en un entorno controlado de laboratorio, los resultados obtenidos son plenamente compatibles con una futura red de comunicación cuántica en condiciones reales. Como destaca el artículo, “la teleportación cuántica entre fotones generados de forma remota demuestra la madurez de la tecnología basada en puntos cuánticos”.
De hecho, los propios autores sugieren que con ajustes técnicos en la estructura de los emisores y en los convertidores de frecuencia, el sistema podría implementarse en redes metropolitanas, interconectando dispositivos cuánticos en distintas ubicaciones. La posibilidad de realizar intercambio de entrelazamiento (entanglement swapping) y otras operaciones complejas también está sobre la mesa, lo que permitiría construir repetidores cuánticos —el equivalente a los nodos actuales de Internet—.
Referencias
- Tim Strobel, Michal Vyvlecka, Ilenia Neureuther, Tobias Bauer, Marlon Schäfer, Stefan Kazmaier, Nand Lal Sharma, Raphael Joos, Jonas H. Weber, Cornelius Nawrath, Weijie Nie, Ghata Bhayani, Caspar Hopfmann, Christoph Becher, Peter Michler & Simone Luca Portalupi. Telecom-wavelength quantum teleportation using frequency-converted photons from remote quantum dots. Nature Communications (2025) 16:10027. https://doi.org/10.1038/s41467-025-65912-8.
