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SET 020 0x0a
-[ 0x0A ]--------------------------------------------------------------------
-[ QUARKS Y CRIPTOGRAFIA CUANTICA ]------------------------------------------
-[ by Homs & Falken ]-------------------------------------------------SET-20-
[ NOTA: Este texto es una introduccion muy completa a la fisica de
particulas. Para hacerlo mas interesante, al final he incluido
unos apartados dedicados a explicar por encima el funcionamiento
de la criptografia cuantica. ]
El otro dia, leyendo la seccion PROYECTOS, PETICIONES, AVISOS de la set17
ponia que se necesita gente que escriba y colabore, y a modo de ejemplo, pone
algunos temas para que los lectores escriban. Y entre esos temas, uno de
ellos ponia "Quarks". Hmmmm. ¨Quarks? Bueno, pues alla va eso.
Introduccion
============
Para quien no lo sepa, en este documento no voy a hablar de exploits, ni
de phreak, ni de ingenieria social, ni de microsoft, ni de nada relacionado
con la informatica (aparentemente). Voy a hablar de algunas de las ramas mas
revolucionarias de la fisica : la fisica de particulas subatomicas, la fisica
nuclear de altas energias, y supongo que tambien hablare de refilon de la
fisica relativista y la fisica clasica. No voy a comenzar por explicar los
cimientos de la fisica y la quimica. Si estais interesados, a mi no me
mireis. Leeros libros de fisica que para eso estan. En especial, recomiendo
los dos tomos de fisica de Finn (Ed. Fondo Interamericano) ***
Bien, para los menos cientificos, os refrescare un poco la memoria :
La transicion de la fisica clasica a la fisica cuantica
=======================================================
En 1803, Dalton en sus hipotesis formulaba que los atomos eran las
particulas mas elementales de la materia a partir de las cuales se constituia
todo el universo. A finales del siglo XIX, determinadas investigaciones
cuestionaron las hipotesis de Dalton acerca de la indivisibilidad del atomo.
En 1891, el fisico ingles Thompson dio, sin pretenderlo, con una nueva
clave de la composicion de la materia. Estaba tratando descargas electricas
en tubos que contenian gases a muy baja presion, y en determinado rango de
presiones, observaba una luminiscencia en la pared opuesta al catodo. Tras
varias pruebas, se dio cuenta que esos rayos procedian del catodo, por lo que
los bautizo como rayos catodicos. Thompson calculo la relacion masa/carga de
dichas particulas y vio que el resultado era muy peque¤o, por tanto, debian
tener una masa muy peque¤a, que resulto ser 1836 veces menor que la del atomo
de hidrogeno, el atomo mas peque¤o de todos. Esta particula se llamo
electron. Asi que el atomo ya no podia ser la particula mas peque¤a. Ni
siquiera era indivisible. Thompson propuso un modelo atomico que resulto ser
falso al no corresponderse con los experimentos de la epoca.
Ernest Rutherford, en 1911, propuso un modelo atomico que recordaba mucho
al sistema solar en el sentido de que el nucleo estaba compuesto de protones
reuniendo practicamente todo el total de la masa del atomo mientras que los
electronos giraban alrededor del nucleo siguiendo orbitas. Este modelo fue
muy polemico, ya que echaba por el suelo uno de los pilares fundamentales de
la fisica clasica : la teoria electromagnetica de Maxwell. Uno de los
enunciados decia que "toda particula acelerada desprende energia", y si los
electrones se desplazaban siguiendo un movimiento circular estaban dotados de
aceleracion, y por tanto, debian desprender energia, cosa que no era
verosimil. Otro problema es que no totalizaba la masa total del atomo. Es
decir, si se sumaba la masa del nucleo (masa de los protones) mas la masa de
los electrones, el resultado no era la masa total del atomo, por lo que se
dedujo que faltaba por incluir alguna particula subatomica. Se predijo la
existencia del neutron : una particula neutra pero con masa. Pero al no ser
una particula cargada, no se podia desviar por campos electromagneticos. Fue
James Chadwick quien, en 1932 descubrio el neutron. Otra limitacion del
modelo atomico de Rutherford es que no explicaba el fenomeno fotoelectrico.
Niels Bohr, en 1921, publico su modelo cuantico del atomo.
Bien, hagamos cuentas. Los cuerpos estan formados por atomos, los cuales
contienen un nucleo de neutrones y protones y una corteza de electrones.
Osea, que las particulas mas elementales eran los protones, los neutrones y
los electrones. La "familia" parecia estar completa, pero las investigaciones
realizadas en los a¤os 30 sobre la desintegracion radiactiva, introdujeron
nuevos elementos, pero antes, veamos los cuatro tipos de interaccion posible
en el universo.
Interacciones
=============
Todas las fuerzas que conocemos responden a interacciones entre distintas
particulas. El modelo universalmente aceptado comprende cuatro fuerzas, dos
de ellas son nucleares (solo afectan a nivel atomico) y las otras dos se
manifiestan tanto microscopicamente como macroscopicamente.
ù Interaccion nuclear fuerte -> Responsable de la cohesion entre nucleones
(protones y neutrones) Como todo el mundo sabe, los neutrones y protones se
encuentran juntitos en el nucleo atomico. Esta interaccion es la que hace
posible que esten unidos. La interaccion nuclear fuerte, al contrario de la
gravitatoria, es mayor cuanto mayor es la distancia que separa los dos
cuerpos. En cambio, la fuerza gravitatoria es inapreciable entre particulas
microscopicas, ya que el producto de sus masas es muy peque~o, y la distancia
entre las dos particulas es infinitesimal.
Formalmente, la interaccion nuclear fuerte esta muy relacionada con la
teoria de color (que explica el confinamiento de los quarks) y por extension,
esta comprendida en la cromodinamica cuantica (bueno, esto ya se complica
demasiado y si he de explicar aqui la teoria cromodinamica cuantica, la
termodinamica cuantica y la hidrodinamica cuantica acabareis odiando la
fisica). La particula portadora de la fuerza de color se llama gluon, y es la
responsable del confinamiento de los quarks.
ù Interaccion nuclear debil -> "Dicen" que esta es la interaccion menos
comprendida de la naturaleza, opinion que yo personalmente, no comparto al
100% Uno de los fenomenos donde mas facilmente se observa esta interaccion se
da lugar cuando las particulas se desintegran espontaneamente en otras mas
ligeras. La primera informacion que se tuvo de esta interaccion procede de la
desintegracion beta menos del neutron libre. El corto alcance de este tipo de
interaccion se debe al corto tiempo de vida de su particula portadora : los
bosones intermediarios (W+, W- y Z0).
ù Interaccion electromagnetica -> Antiguamente, se trataban por separado
como fuerza electrica y como fuerza magnetica. Maxwell demostro claramente
que ambas fuerzas se tratan realmente de la misma interaccion. Esta
interaccion se da entre particulas portadoras de carga electrica y explica
fuerzas tan importantes como fuerzas de rozamiento o de friccion. Como ya
sabeis, cargas iguales se repelen y cargas opuestas se atraen. Esta es la
interaccion mas practica y mas facil de comprender. La particula portadora
de este tipo de interaccion es el foton. Esta interaccion es unas mil veces
menos intensa que la fuerza nuclear fuerte. (A nivel cuantitativo)
ù Interaccion gravitatoria -> Y en mi opinion, aunque parezca la mas
simple, esta es la interaccion mas complicada. En virtud de la ley de
gravitacion universal, postulada por Newton, todos los cuerpos que poseen
masa, se atraen entre si. Y el ejemplo tipico de esta interaccion es la
atraccion entre un hombre y la tierra o entre la tierra y el sol. Todas las
fuerzas gravitatorias responden a este tipo de interaccion, la cual tiene un
alcance practicamente infinito. La intensidad de esta interaccion es unas 10
elevado a 38 veces (si, un uno seguido de 38 ceros) menor que la de la
nuclear fuerte. La particula portadora de esta interaccion se llama graviton.
Vale, si aun no os habeis liado, lo hareis ahora. La inmensa mayoria de
fisicos creen que esto no es mas que cuatro formas en que se puede manifestar
una superfuerza, es decir, que son partidarios de que existe una fuerza que
unifica todas estas interacciones. La teoria de gran unificacion expone
razones por las que es razonable pensar en la existencia de esta superfuerza.
En la actualidad, esta totalmente aceptado que la interaccion nuclear
debil y la electromagnetica son realmente la misma fuerza, a la que se le ha
decidido llamar interaccion electrodebil.
Radiactividad
=============
El descubrimiento por parte de Becquerel (en 1896) de la radiactividad
tuvo lugar en el curso de una investigacion sobre la posible emision de rayos
X por sustancias fluorescentes. Despues de exponer sales de uranio a la luz
solar, sometia placas fotograficas a la posible radiacion (por fluorescencia)
de estas sustancias. Un dia nublado, guardo por casualidad unas placas
fotograficas sin irradiar en un cajon que contenia las sales de uranio.
Cuando revelo las placas observo asombrado, que habian ennegrecido. Dedujo
que la radiacion que emitian las sales de uranio no era debida a la
fluorescencia, sino a un nuevo tipo de radiacion. El trabajo iniciado por
Becquerel, prosiguio en Paris gracias a los esfuerzos de los esposos Pierre y
Marie Curie, que descubrieron otros elementos cuya radiactividad superaba a
la del propio uranio, como el torio (Th), el polonio (Po) y el radio (Ra).
Las investigaciones para caracterizar estas emisiones pronto pudieron
demostrar que existian tres tipos de radiacion :
ù Radiacion alfa (à) : Son nucleos de Helio, es decir, dos protones y dos
neutrones. Esta radiacion es la que mas poder de ionizacion tiene (tiene dos
cargas positivas), pero es poco energetica, ya que la particula portadora de
esta radiacion es bastante pesada.
ù Radiacion beta (á) : Tiene dos variantes, la radiacion beta menos (á-)
que simbolicamente consiste en un electron. Inicialmente, esto supuso una
gran contradiccion ya que si el nucleo esta formado *exclusivamente* de
protones y de neutrones no era posible que el nucleo desprendiese electrones.
La otra variante es la radiacion beta mas (á+) que es igual a la beta menos,
solo que en lugar de desprenderse un electron, se desprende un positron. Las
radiaciones beta son mas energeticas que las radiaciones alfa, ya que se no
estan tan afectadas a los campos electromagneticos, aunque su poder de
ionizacion es mas debil (solo tienen una carga electrica : positiva para la
radiacion beta mas y negativa para la beta menos).
ù Radiacion gamma (y) : Es la radiacion mas energetica de todas. Este tipo
de radiacion no es mas que una radiacion electromagnetica, osea, "luz" :) Al
ser una radiacion electromagnetica, se transmite a la velocidad de la luz, y
por tanto, sin carga, por lo que no tiene poder de ionizacion.
La emision de las particulas alfa y beta conllevan la transformacion del
nucleo original. Las leyes por las que se rigen estas transformaciones fueron
enunciadas por Soddy como "Leyes del desplazamiento radiactivo" :
1) Cuando un elemento radiactivo emite una particula alfa, el numero
masico del atomo, disminuye en cuatro unidades y su numero atomico en dos.
Por ejemplo, un nucleo de uranio (U, Z=92, A=238) que emita una particula
alfa, se convierte en un nucleo de torio (Th, Z=90, A=234).
2) Cuando un nucleo emite una particula beta menos, la masa del nucleo
no varia practicamente, por lo que su numero masico permanece invariable,
pero su numero atomico aumenta en una unidad, de acuerdo con el principio de
conservacion de la carga. Por extension, si el nucleo emite una particula
beta mas, su numero atomico es decrementado una unidad. Por ejemplo, un
nucleo de bismuto (Bi, Z=83, A=214) que emita una particula beta menos, se
convierte en un nucleo de polonio (Po, Z=84, A=214)
3) La emision gamma no altera ni el numero masico ni el numero atomico del
elemento que la irradia. Esta emision electromagnetica se debe a reajustes
energeticos producidos en los nucleos.
Aceleradores de particulas
==========================
Un acelerador de particulas basicamente es un circuito por el que
discurren particulas subatomicas cargadas (generalmente electrones y
protones) a velocidades proximas a la de la luz en el vacio con el objetivo
de consilionar contra nucleos que se interponen en su camino. El violento
choque produce la ruptura de los nucleos, dando lugar a la emision de
particulas cada vez mas elementales. Cuanto mas potente sea el acelerador,
mayor sera la velocidad que podran adquirir las particulas, y por tanto, mas
fuerte sera el impacto.
Los aceleradores estan constituidos por tres elementos fundamentales : un
generador de proyectiles, una pista a lo largo de la cual se van acelerando
los proyectiles y un blanco contra el que se dirigen, que suele ser una
lamina de metal de varios centimetros cuadrados de superficie. Como la fuerza
empleada para acelerar las particulas es electromagnetica, solo se pueden
emplear como proyectiles particulas cargadas electricamente, lo que
constituye una limitacion.
Los primeros aceleradores construidos eran lineales, osea, que las
particulas entraban por un extremo, se iban acelerando a lo largo del
recorrido en linea recta y al alcanzar el otro extremo, donde estaba situado
el blanco, habian desarrollado su velocidad maxima. El principal problema de
estos aceleradores es que, dado que las particulas tienen un unico recorrido,
se precisan aceleradores cada vez mas largos. Para evitar este problema, se
desarrollaron los sincrotrones (aceleradores en forma de anillo) en lo
cuales, los proyectiles se van acelerando vuelta a vuelta hasta alcanzar su
maxima velocidad.
La construccion de estos aparatos, como se podra apreciar, supone un coste
espectacular, por lo que la colaboracion internacional se hace necesaria. En
Europa, el mayor sincroton (30 Kms de diametro) se encuentra en Ginebra y
pertenece al CERN (Centro Europeo para la Investigacion Nuclear). El mayor
acelerador LINEAL del mundo es el de la uni de Stanford (California, EE.UU.)
y su longitud total es de 3.2 Kms. Algunos aceleradores son impresionantes,
por ejemplo el Tevatron, en los laboratorios del Fermilab (Chicago), es uno
de los mas potentes sincrotones en la actualidad. Los proyectiles, antes de
ser lanzados al anillo principal, son previamente acelerados en una especie
de mini-anillo entre la fuente de emision y el anillo principal, de modo que
cuando el proyectil entra en el anillo, ya posee una elevada velocidad.
Clasificacion de las particulas subatomicas
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Cuando clasificamos algo, utilizamos un elemento como baremo para separar,
no? Los ordenadores pueden clasificarse por su arquitectura, por su
microprocesador, por su memoria, por sus bogomips :) no? Pues las particulas
subatomicas son algo parecido. Pueden clasificarse por su peso, por su carga,
por su extra¤eza, etc. La clasificacion mas general separa unas particulas de
otras por su interaccion con el resto de la materia.
Llamaremos "Hadrones" a todas aquellas particulas que se ven sometidas
tanto a la interaccion fuerte como la electrodebil. Son particulas bastante
pesadas, de ahi su nombre de hadrones; etimologicamente, la palabra griega
Hadros significa pesado. (bueno creo que es griego, lo mio no son las letras)
Los hadrones estan formados por parejas o trios de quarks. Si son parejas de
quarks, se llaman mesones; mesones pi (piones) o mesones ka (kaones) y si son
grupos de tres quarks se llaman bariones, pudiendo ser nucleones o hiperones.
Llamaremos "Leptones" a las particulas que solo interactuan debilmente con
el resto de la materia. Los leptones deben su nombre a que son particulas
ligeras. Existen seis clases de leptones agrupandose en tres familias : el
electron y el neutrino electronico, el muon y el neutrino muonico y el kaon y
el neutrino kaonico. Solo los leptones del primer nivel (electron y neutrino
del electron) pueden encontrarse hoy en dia, los otros cuatro leptones
existieron durante el bigbang, y solo pueden ser reproducidos sinteticamente
desde laboratorio.
Y llamaremos "Bosones vectoriales" a aquellas particulas
Neutrinos
=========
A raiz de las investigaciones efectuadas en los a~os treinta sobre la
radiactividad, los calculos fallaban en el sentido de que la masa resultante
no se correspondia con la masa real. Wolgang Pauli sugerio en 1931 que debian
(Debian mola, Redhat no) no, en serio. sugerio que tenian que existir unas
particulas sin carga electrica, con una masa inapreciable. Mas que un
postulado, parecia una "solucion de compromiso", ya que no habia forma de
conocer cual era la razon de la discrepancia de masa. Enrico Fermi acu~o el
termino Neutrino, que viene a significar "peque~a cosa neutra". Los fisicos
no podian atraparlo de ninguna forma. Su masa es practicamente cero, no
tienen carga, su interaccion con el resto de la materia es inapreciable. Un
neutrino puede atravesar una placa de plomo de 22 kms de grosor sin ningun
impedimento (si, veintidos kilometros). Gran cantidad de los neutrinos que
emite el sol en sus radiaciones, atraviesan el globo terraqueo. Pero, por fin
en 1956, Clyde Cowan y Frederick Reines lograron capturar un neutrino en las
emanaciones de un reactor nuclear.
El proyecto SuperKamiokande, consiste en un detector de neutrinos. Para
ello, se ha instalado junto a las monta¤as Kamiokande (en Japon) un espacio
de 35x35x35 metros enterrado 100 metros bajo el suelo. Dicho espacio se ha
llenado con 123.456 litros de agua purificada, y se han instalado unos 12.000
detectores fotoelectricos capaces de detectar hasta el menos destello en el
agua. El problema es que no todos los neutrinos son iguales, esto significa
que se necesitan distintos metodos para detectar los distintos neutrinos, sin
contar los neutrinos pepito_grillo, que hasta la fecha, no conocemos ningun
metodo para detectarlos.
Quarks
======
En 1963, M. Gell Mann en America y G. Zweig en Europa, independientemente,
sugirieron que los hadrones podrian considerarse como compuestos por tres
particulas que llamaron quarks. Combinando estos quarks segun ciertas reglas,
se podian reproducir las propiedades de los distintos hadrones observados. En
principio se admitio la existencia de tres clases de quarks que se llamaron
Arriba (Up), Abajo (Down) y Estra~o (Strange) y se simbolizaron,
respectivamente, como u, d y s. Tambien se admitio la posible existencia de
sus tres antiparticulas.
Segun esto, los bariones quedarian formados por tres quarks. El proton,
por ejemplo, seria la combinacion uud y el neutron udd. Los mesones estarian
formados por un quark y un antiquark, por ejemplo, el meson Pi+ es un quark
arriba junto a un antiquark abajo.
Poco tiempo despues se admitio la existencia de una cuarta especie de
quark llamado Encanto (Charm) que se simboliza con la letra "c"
Las cargas electricas que se asignan a los quarks son fraccionarias. Los
quarks arriba (u), encanto (c) y cima (t) tienen una carga +2/3 y los quarks
abajo (d), extra~o (s) y fondo (b) una carga de -1/3. Por ejemplo, el proton
es un grupo de dos quarks arriba y un quark abajo, es decir 2/3 + 2/3 - 1/3,
en total 3/3 = 1 que es la carga del proton. Un neutron son dos quarks abajo
y uno arriba, es decir -1/3 -1/3 +2/3 = 0/3 = 0
Quark Carga Lepton Carga Nivel
electrica electrica cuantico
Arriba +2/3 Electron -1 1
Abajo -1/3 Neutrino electronico 0 1
Encanto +2/3 Muon -1 2
Extra¤o -1/3 Neutrino muonico 0 2
Cima +2/3 Tauon -1 3
Fondo -1/3 Neutrino tauonico 0 3
Existen grandes semejanzas de grupo entre quarks y leptones que nos llevan
a creer que se tratan de las particulas mas elementales que existen. Una de
las caracteristicas de quarks y leptones es su "sociabilidad" ; los leptones
siempre se encuentran aislados. En cambio, NUNCA se podra aislar un quark.
Esta limitacion, se debe a la fuerza de color que se da entre los quarks.
Para simplificar, definiremos sabor como cada uno de los seis tipos de quarks
que existen y llamaremos "color" a cada una de las tres familias de quarks.
Como hemos visto antes, los quarks interaccionan fuertemente con el resto
de la materia. Este tipo de interaccion hace que ellos mismos se vean
sometidos a una fuerza que les imposibilita separarse unos de otros. El
ejemplo que siempre se suele poner para esto, es imaginar una bolsa cerrada
en cuyo interior se encuentran los quarks, o bien, un pegamento cuantico que
ejerce tal fuerza entre los quarks que no les permite separarse. Este
fenomeno es conocido como el "Confinamiento de los quarks". Esta atraccion se
llama fuerza de color y depende del color de cada quark. Los quarks de las
familias superiores (2 y 3) son mas pesados y la intensidad de su color es
mil veces mas intensa que el nivel anterior. Por desgracia las particulas de
los niveles 2 y 3 son tan altamente inestables que no se encuentran en la
naturaleza, se estudian exclusivamente en laboratorios. Es posible que
existiesen originariamente durante el Big Bang.
Actualmente, la fisica reconoce que las particulas mas elementales del
universo son cuatro : el quark arriba, el quark abajo, el electron y el
neutrino del electron. A partir de esas cuatro particulas, se organiza todo
el universo.
No obstante, se especula con la existencia aun mas peque~as y mas
elementales que los quarks, a las que se denomina prequarks. De momento, no
hay nada demostrado. Son pura especulacion.
-.
`----.
.--'
`---{ Desde ahora Falken toma la palabra ;->
De entre todas las ramas del conocimiento, una de las que siempre me ha
atraido con especial interes ha sido la fisica. De eso el co-autor de este
articulo puede estar seguro. ;-)
Por eso me parece curioso como algunas cosas suelen pasar desapercibidas
por el desinteres hacia otros conocimientos mas alla de los que se pueda
sacar un provecho puramente material.
Aqui es donde entramos nosotros, esos locos del conocimiento que nos gusta
aprender cualquier cosa que se nos ponga por delante.
La criptografia cuantica no es nada nuevo. Las primeros estudios tienen
ya sus a~itos. Veamos ahora una ligera explicacion.
---> Criptografia cuantica
La criptografia cuantica se basa en el principio de incertidumbre del
universo cuantico. Este principio se le ha olvidado a mi colega explicar en
que se basa, pero no es muy dificil de comprender.
Digamos simplemente que en el universo de los cuantos es imposible tomar
una medida sobre un cuerpo sin alterar el resultado. Al menos eso es lo que
hoy en dia conocemos de este microcosmos. Quien sabe si en algun momento
alguien descubre alguna novedad de la fisica que asi lo permita. Pero de
momento nos es imposible. En fisica, ya se sabe. Tan pronto se descubre una
nueva ley, como experimentalmente se contradice la ley de Coulomb ;-)
Pero basta ya de chachara. Veamos que ventajas nos aporta la criptografia
cuantica y como funciona.
---> Ventajas
Cuando hablamos de criptografia cuantica nos referimos a usar un canal de
comunicacion cuantico. Eso implica que nadie puede espiar la comunicacion sin
deformarla de alguna manera, gracias al principio de incertidumbre.
Y lo bueno de todo esto es que no es puramente teoria. Bennett y Brassard,
dos locos de la criptografia construyenron un modelo experimental hace unos
a~os, y funciona perfectamente. Lo malo es que se trata de dispositivos
demasiado caros para usarlos por todo el mundo :-)
Como decia, es ese principio de incertidumbre el que da la ventaja a la
criptografica cuantica.
Nunca se pueden aseverar con total certeza las caracteristicas de una
particula. El mero hecho de medir una de ellas imposibilita medir el resto.
(En mi opinion esto es porque los medios usados para tomar las medidas
son gigantescos en comparacion con las propias particulas. Pero eso ya
es otra historia, y para hablar de fisica ya hay otros foros adecuados).
Resumiendo. Estamos hablando de un sistema que basandose en un principio
basico de la fisica cuantica garantiza la seguridad de un canal de
comunicacion.
---> Ejemplo
De entre todos los ejemplos posibles, vamos a seguir el mismo que se
puede encontrar en la amyor parte de la documentacion sobre criptografia
cuantica. Sobre todo por la facilidad de comprenderlo y por ser la
implementacion real mas sencilla. De hecho, se trata de la implementacion
fisica realizada por Bennett y Brassard.
Partimos usando el cuanto mas conocido, es decir, el foton.
En un haz de luz, los fotones vibran en una direccion. Cuando todos los
fotones del haz vibran en la misma direccion se dice que estan polarizados.
Cuando tenemos un haz de luz polarizada podemos usar filtros que permitan
pasar solo aquellos haces que sigan cierta polarizacion.
Como habiamos mencionado antes, en el mundo cuantico todo es probabilidad.
Asi que en realidadm si tenemos un filtro de polarizacion vertical, tambien
pasaran aquellos fotones que varian un poco respecto a la vertical pura. Los
fotones cuya vibracion esta orientada 45 grados respecto a la vertical
tendran un 50% de posibilidades de pasar, mientras que si su vibracion es
horizontal, la posibilidad es nula.
Entonces tenemos que podemos detectar si un haz esta polarizado vertical
u horizontalmente. Para nuestro ejemplo, los haces podran seguir una de
cuatro polarizaciones diferentes: horizontal, vertical, diagonal izquierda
y diagonal derecha. Por el principio de incertidumbre solo podremos determinar
si sigue una polarizacion diagonal o una rectilinea. La medida de uno de
estos aspectos impide determinar posteriormente cual era la polarizacion
original.
Sipongamos entonces que en un estremo de la comunicacion se envia la
siguientes secuencia de haces, donde lo que se indica es la polarizacion de
cada haz:
| | / - - \ - | - /
Nuestro interlocutor establece aleatoriamente sus detectores de polarizacion,
de forma que, por ejemplo, los deja asi:
X + + X X X + X + +
Aqui, las X son detectores de polarizacion diagonal, y los + son detectores
de polarizacion rectilinea.
Siguiendo lo visto hasta ahora, veremos que con certeza se detectaran las
siguiente polarizaciones:
| \ - -
Para el resto de los haces se detectara una polaricacion al azar, basada
en la probabilidad del 50% citada hace un momento. Por tanto, se podria
detectar algo como:
\ | - / \ \ - / - |
Bien, ahora solo nos queda comunicarnos con el origen del mensaje usando
un canal inseguro, y decirle las polarizaciones usadas. Nos dira cuales son
las correctas, y ya sabremos que tan solo lo recibido en las posiciones
2, 6, 7 y 9 son validas.
Siguiendo un codigo tal que:
/ = 1
- = 1
\ = 0
| = 0
Sabremos que lo recibido corresponde a 0011.
Ya vemos como se puede enviar informacion de una forma fiable, pues
cualquier intervencion que se realice en el canal de comunicacion la
destruye. Quizas ese sea un inconveniente, dependiendo del tipo de
informacion que se este enviando. Pero eso es ya otra historia.
