En la teoría cuántica, las interacciones entre partículas crean correlaciones fascinantes conocidas como enredos que no pueden explicarse por ningún medio conocido en el mundo clásico. El enredo es una consecuencia de las reglas probabilísticas de la mecánica cuántica y parece permitir una conexión instantánea peculiar entre partículas sobrelargas distancias que desafían las leyes de nuestro mundo macroscópico, un fenómeno al que Einstein se refirió como "acción espeluznante a distancia"
El desarrollo de protocolos para detectar y cuantificar el entrelazamiento de estados cuánticos de muchas partículas es un desafío clave para los experimentos actuales porque el entrelazamiento se vuelve muy difícil de estudiar cuando hay muchas partículas involucradas ". Podemos controlar bien conjuntos de partículas más pequeñas, donde podemos medirse enreda de una manera relativamente directa ", dice el físico cuántico Philipp Hauke. Sin embargo," cuando se trata de un gran sistema de partículas enredadas, esta medición es extremadamente compleja o bastante imposible porque los recursos requeridos escalan exponencialmente con el tamaño del sistema ".
Philipp Hauke y Peter Zoller del Departamento de Física Teórica de la Universidad de Innsbruck y el Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica IQOQI de la Academia de Ciencias de Austria en colaboración con Markus Heyl de la Universidad Técnica de Munich y LucaTagliacozzo de ICFO: el Instituto de Ciencias Fotónicas ha encontrado una nueva forma de detectar ciertas propiedades del enredo de muchas partículas independientemente del tamaño del sistema y mediante el uso de herramientas de medición estándar.
Enredo que se puede medir a través de la susceptibilidad
"Cuando se trata de sistemas más complejos, los científicos tuvieron que realizar una gran cantidad de mediciones para detectar y cuantificar el entrelazamiento entre muchas partículas", dice Philipp Hauke. "Nuestro protocolo evita este problema y también puede usarse para determinar el enredo en macroscópicosobjetos, que era casi imposible hasta ahora "
Con este nuevo método, los físicos teóricos pueden usar herramientas ya bien establecidas experimentalmente. En su estudio, publicado en Física de la naturaleza , el equipo de investigadores da ejemplos explícitos para demostrar su marco: el enredo de los sistemas de muchas partículas atrapados en redes ópticas puede determinarse mediante espectroscopía láser, y la técnica bien establecida de dispersión de neutrones puede usarse para medirla en sólidossistemas estatales. Como los físicos han podido mostrar, la información cuántica de Fisher, que representa un testigo confiable de un enredo genuinamente multipartito, es de hecho medible. Los investigadores han resaltado que el enredo puede detectarse midiendo la respuesta dinámica de un sistemacausado por una perturbación, que puede determinarse comparando mediciones individuales ". Por ejemplo, cuando movemos una muestra a través de un campo magnético dependiente del tiempo, podemos determinar la susceptibilidad del sistema hacia el campo magnético a través de los datos de medición y, por lo tanto, detectar y cuantificarenredos internos ", explica Hauke.
aplicaciones múltiples
La metrología cuántica, es decir, las técnicas de medición con mayor precisión explotando la mecánica cuántica, no es el único campo importante de aplicación de este protocolo. También proporcionará nuevas perspectivas para las simulaciones cuánticas, donde el entrelazamiento cuántico se utiliza como un recurso para estudiar las propiedades de la cuánticasistemas. En física del estado sólido, el protocolo puede usarse para investigar el papel del enredo en sistemas de muchos cuerpos, proporcionando así una comprensión más profunda de la materia cuántica.
El trabajo de investigación fue apoyado por el Fondo de Ciencia de Austria y el Consejo Europeo de Investigación.
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Materiales proporcionados por Universidad de Innsbruck . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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