Alexander Lvovsky, investigador de Ciencias de la Información Cuántica de CIFAR, dirigió el equipo de científicos del Centro Cuántico Ruso y de la Universidad de Calgary que probaron un método que podría amplificar las superposiciones de estados de luz clásicos más allá de los límites microscópicos y ayudar a determinar los límites entre los mundos cuántico y clásico.
El estudio fue publicado en Fotónica de la naturaleza .
En 1935, el físico alemán Erwin Schrödinger propuso un experimento mental en el que un gato, oculto al observador, está en una superposición de dos estados: estaba vivo y muerto. El gato de Schrödinger tenía la intención de mostrar cuán radicalmente diferente era el mundo macroscópicover es del mundo microscópico regido por las leyes de la física cuántica.
Sin embargo, el desarrollo de tecnologías cuánticas hace posible crear estados cuánticos cada vez más complejos, y el experimento mental de Schrödinger ya no parece estar demasiado fuera de alcance.
"Una de las preguntas fundamentales de la física es el límite entre los mundos cuántico y clásico. ¿Pueden observarse los fenómenos cuánticos, siempre que se cumplan las condiciones ideales, en los objetos macroscópicos? La teoría no responde a esta pregunta; tal vez no existe tal límite.Lo que necesitamos es una herramienta que lo pruebe ", dice Lvovsky, profesor de la Universidad de Calgary y jefe del Laboratorio de Óptica Cuántica del Centro Cuántico Ruso, donde se realizó el experimento.
Exactamente tal herramienta es proporcionada por el análogo físico del gato Schrödinger - un objeto en una superposición cuántica de dos estados con propiedades opuestas. En óptica, esta es una superposición de dos ondas de luz coherentes donde los campos de las ondas electromagnéticasapuntan en dos direcciones opuestas a la vez. Hasta ahora, los experimentos solo podían obtener tales superposiciones a pequeñas amplitudes que limitaban su uso. El grupo Lvovsky llevó a cabo el procedimiento de "reproducción" de tales estados, lo que hace posible obtener "gatos" ópticos deamplitudes más altas con mayor éxito.
La coautora y estudiante graduada de la Universidad de Calgary, Anastasia Pushkina, explica: "La idea del experimento fue propuesta en 2003 por el grupo del profesor Timothy Ralph de la Universidad de Queensland, Australia. En esencia, causamos interferencia de dos" gatos"en un divisor de haz. Esto conduce a un estado enredado en los dos canales de salida de ese divisor de haz. En uno de estos canales, se coloca un detector especial. En caso de que este detector muestre un cierto resultado, nace un" gato "en la segunda salida cuya energía es más del doble que la inicial "
El grupo Lvovsky probó este método en el laboratorio. En el experimento, convirtieron con éxito un par de "gatos Schrodinger" exprimidos negativamente de amplitud 1.15 en un solo "gato" positivo de amplitud 1.85. Generaron varios miles de "gatos" agrandados"en su experimento.
"Es importante que el procedimiento pueda repetirse: los nuevos 'gatos' pueden, a su vez, superponerse en un divisor de haz, produciendo uno con una energía aún mayor, y así sucesivamente. Por lo tanto, es posible superar los límites deel mundo cuántico paso a paso, y eventualmente entender si tiene un límite ", dice el primer autor del estudio, un estudiante graduado del Centro Cuántico Ruso y la Universidad Pedagógica Estatal de Moscú, Demid Sychev.
Tales "gatos Schrodinger" macroscópicos tendrían aplicaciones en comunicación cuántica, teletransportación y criptografía.
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Materiales proporcionados por Instituto Canadiense de Investigación Avanzada . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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