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Pauli, ¿el padre de la teletransportación?

NASA anunció el logro de una teletransportación cuántica a la asombrosa distancia de 25 Km. (a diciembre del 2014).  Muchos lo relacionan con el sistema de transporte de materia a distancia usado en Viaje a las Estrellas [1], pero no es así.

Veamos.

W. E. Pauli. Foto crédito de Bettina Katzenstein / ETH Zürich

La Física Cuántica [2], establece que las partículas no pueden tener cualquier estado, sólo pueden tener determinados estados (cuánticos) dados por ciertos valores conocidos como números cuánticos. Al respecto, Wolfgang Ernst Pauli [3], enunció su principio de exclusión, luego conocido como Principio de Exclusión de Pauli [4].
Dice que dos partículas relacionadas en un mismo sistema, no pueden tener el mismo estado cuántico, o sea, los mismos números cuánticos (o configuración cuántica).
Ejemplo: Los electrones tienen una rotación sobre su eje llamada spin del electrón. El spin puede ser positivo (+1/2) o negativo (-1/2). No puede tomar otros valores. Así, si hay dos electrones en una misma órbita alrededor del núcleo de un átomo, deben tener diferentes spines. Si a uno de ellos, se le altera el spin (digamos que al primero “lo damos vuelta” y su spin pasa a ser -1/2), el otro electrón deberá alterar su spin para respetar el principio de exclusión. De esta manera, el segundo electrón no tiene más remedio que tomar el spin de dejó el primero (adopta +1/2).
De esta manera se puede enviar información de un lado a otro, es más, se puede mandar configuración, ya que la configuración de un electrón la adoptó el otro.
Con equipos sofisticados, se puede lograr que varias partículas relacionadas de alguna manera, intercambien sus estados cuánticos. Esto fue el logro de NASA con fotones a 25 Km. de distancia.
Como se puede apreciar, se está enviando información, o si se prefiere, configuración; no se está enviando materia.
Esto último, aún está demasiado lejos ya que hay que superar detalles técnicos [5] (cosa que puede ser difícil) y detalles cuánticos teóricos [6] (cosa más difícil aún).

Referencias:

  1. http://es.wikipedia.org/wiki/Star_Trek
  2. http://es.wikipedia.org/wiki/Mecánica_cuántica
  3. http://es.wikipedia.org/wiki/Wolfgang_Ernst_Pauli
  4. http://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_exclusión_de_Pauli
  5. El problema de la teletransportación de Humanos, pdp, 1/ago./2013.
    https://paolera.wordpress.com/2013/08/01/el-problema-de-la-teletransportacion-de-humanos/
  6. El principio de incertidumbre en la teletransportación Humana, pdp, 2/ene./2014.
    https://paolera.wordpress.com/2014/01/21/incertidumbre-vs-transportacion-espacial-o-temporal/

Fuentes:

pdp

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Incertidumbre .vs. transportación espacial o temporal

El principio de incertidumbre de Heisenberg [1], dice que no se puede saber exactamente la posición y velocidad de una partícula al mismo tiempo. Si se sabe con exactitud dónde está, no podemos saber cómo se mueve. En cambio, si se sabe con certeza cómo se mueve, no podemos afirmar dónde está.

No hace falta saber mucha Física para conocer que los cuerpos están hechos de moléculas, átomos, partículas que además de estar en un  lugar determinado, se mueven oscilando. O sea que si fuéramos capaces de ver detalles hiperfinos de un objeto, veríamos cómo oscilan sus partes como si fuera de gelatina temblorosa.

maquina-del-tiempoSupongamos que disponemos de una máquina del tiempo que es capaz de enviar un objeto al pasado o al futuro. Debe copiarlo fielmente (clonarlo) para aparecer tal cual es en otro tiempo. Para eso, se debe saber exactamente la posición y velocidad de cada partícula que lo compone y ahí aparece en principio de incertidumbre. Luego, este principio impide la clonación temporal de los objetos físicos (reales).

imagesSupongamos ahora que disponemos de una máquina teletransportadora, una hipercomputadora capaz de transmitir a otro lugar toda la información de un objeto para que sea rearmado a una cierta distancia. Eso es una clonación espacial, para la cual hay que saber con exactitud posición y movimiento de cada partícula componente del objeto. Otra vez, aparece la incertidumbre de Heisenberg impidiendo este proceso.

Quizás este principio está equivocado (¿…?) , quizás este tipo de máquinas sean imposibles por violarlo, o quizás (se me ocurre) no sea tan importante saber cómo se está moviendo cada partícula. Tal vez sea suficiente que cada una sea transmitida en su posición exacta y que en su destino (espacial o temporal) adopte cualquier movimiento aleatorio dentro del intervalo correspondiente. En ese caso, el objeto que partió no es igual al que salió.

Actualización al 8/12/2014: De lograrse superar el principio de incertidumbre, el objeto final será idéntico al inicial (un clon), pero no será el mismo objeto que partió.

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Referencias:

  1. http://www.astromia.com/biografias/heisenberg.htm

pdp.

El Problema de la Teletransportación de Humanos.

Siempre digo que las personas no están obligadas a saber Física, pero es bueno que algo entiendan. Muchas veces se enteran de cosas basadas en Física Moderna o avanzada y mal entienden la información. Así nace un error que se propaga de boca en boca, muchas veces generando teorías (caseras) fantásticas pero no verosímiles.
Por eso es bueno divulgar, pero sabiendo que no todos tienen las bases para entender. Ahí es donde uno debe ser cuidadoso, pues cuando reduce la explicación a términos corrientes, corre el riesgo de que se entienda cualquier cosa menos lo que se desea explicar. Quizás así comienza el malentendido que lleva a las malas interpretaciones.

Vamos.

La Física Cuántica[1] (FC) establece que la energía no toma valores cualesquiera (continuos) sino que toma determinados valores (discretos) múltiplos de un valor determinado. Eso se aprecia más a niveles atómicos, ya que macroscópicamente unos múltiplos grandes de uno pequeño, pueden pasar como valores cualesquiera.
Así, como la luz es una lluvia de fotones, la energía total que nos llega en un rayo de luz es la suma de la energía de todos esos fotones que llegan, o sea un múltiplo de la energía de un fotón, donde ese múltiplo es la cantidad de fotones.
La FC, dice que las partículas atómicas, no pueden tener el mismo estado cuántico. Eso es conocido como el Principio de Pauli[2]. O sea que si a una partícula atómica le cambiamos su estado cuántico y ese nuevo estado coincide con otra, esa otra deberá alterar su estado.
Así, con un poco de tecnología adecuada, podemos transmitir información a cierta distancia. Transmitir estados o configuración de algo, es transmitir datos. Hacer esto a una cierta distancia es teleportar o teletransportar. Luego, la teleportación cuántica[3], transmite configuración o estados de algo (datos e información de materia) a cierta distancia, NO TRANSMITE MATERIA NI ENERGÍA.

imagesPor transportación de materia a distancia, se entiende que un cuerpo debe ser desintegrado en moléculas (no es necesario llegar al átomo) y enviar esas moléculas a otra parte donde se reagrupan ordenadamente rearmando o integrando el cuerpo.
Los algoritmos de desintegración e integración pueden ser eficientes. El problema lo tiene la transmisión de la información.
Para que las moléculas se reagrupen ordenadamente, se debe transmitir información relacionada con cada una (digamos que se debe saber dónde va cada parte del todo).
Para eso es necesario transmitir la clase de objeto, de lo contrario nada asegura que al final tengamos lo mismo que mandamos. Luego, se debe mandar la información que instancia a ese objeto, sus propiedades y atributos que lo diferencian de otro de su misma clase. En el caso de una persona esto incluye desde características físicas hasta psíquicas. Se debe transmitir la información de sus habilidades y las estructuras donde se almacenan sus recuerdos y conocimientos.

Por cada célula se calcula que 1010 bits[4] (para los que no están familiarizados con la notación científica, esto es un 1 con diez ceros, o sea 10 mil millones). En el caso de una persona, estamos hablando de unos 3*1042 bits (un 3 con 42 ceros).
Con una tasa de transferencia de 29,5 a 30 GHz (esto es un ancho de banda de 0.5 Ghz); esa información se transferiría en 5 mil billones de años. El Universo tiene casi 15 mil millones de años, esto indica que se tardaría 300 mil veces el tiempo que tardó en desarrollarse el Universo hasta el día de hoy.

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Referencias:

  1. http://www.cienciapopular.com/n/Ciencia/Fisica_Cuantica/Fisica_Cuantica.php
  2. http://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_exclusi%C3%B3n_de_Pauli
  3. http://es.wikipedia.org/wiki/Teleportaci%C3%B3n_cu%C3%A1ntica
  4. https://es.wikipedia.org/wiki/Bit

Fuentes:

pdp.