El mundo microscópico se rige por las reglas de la mecánica cuántica, donde las propiedades de una partícula pueden ser completamente indeterminadas y, sin embargo, fuertemente correlacionadas con las de otras partículas. Los físicos de la Universidad de Basilea han observado estas llamadas correlaciones de Bell paraprimera vez entre cientos de átomos. Sus hallazgos se publican en la revista científica Ciencia
Los objetos cotidianos poseen propiedades independientes unos de otros e independientemente de si los observamos o no. Einstein preguntó si la luna todavía existe si no hay nadie allí para mirarla; respondemos con un rotundo sí. Esta certeza aparente noexisten en el ámbito de las partículas pequeñas. La ubicación, la velocidad o el momento magnético de un átomo pueden ser completamente indeterminados y, sin embargo, dependen en gran medida de las mediciones de otros átomos distantes.
Prueba experimental de correlaciones de Bell
Con la suposición falsa de que los átomos poseen sus propiedades independientemente de las mediciones y de forma independiente entre sí, se puede derivar una llamada desigualdad de Bell. Si se viola por los resultados de un experimento, se deduce que las propiedades delos átomos deben ser interdependientes. Esto se describe como correlaciones de Bell entre átomos, lo que también implica que cada átomo adquiere sus propiedades solo en el momento de la medición. Antes de la medición, estas propiedades no solo son desconocidas, ni siquiera existen.
Un equipo de investigadores dirigido por los profesores Nicolas Sangouard y Philipp Treutlein de la Universidad de Basilea, junto con colegas de Singapur, han observado estas correlaciones de Bell por primera vez en un sistema relativamente grande, específicamente entre 480 átomos en un Bose-Condensado de Einstein. Los experimentos anteriores mostraron correlaciones de Bell con un máximo de cuatro partículas de luz o 14 átomos. Los resultados significan que estos efectos cuánticos peculiares también pueden desempeñar un papel en sistemas más grandes.
Gran cantidad de partículas que interactúan
Para observar las correlaciones de Bell en sistemas que consisten en muchas partículas, los investigadores primero tuvieron que desarrollar un nuevo método que no requiera medir cada partícula individualmente, lo que requeriría un nivel de control más allá de lo que es actualmente posible. El equipo tuvo éxitoEn esta tarea, con la ayuda de una desigualdad de Bell que se descubrió recientemente, los investigadores de Basilea probaron su método en el laboratorio con pequeñas nubes de átomos ultrafríos enfriados con luz láser hasta unas pocas billonésimas de grado por encima del cero absoluto.la nube choca constantemente, haciendo que sus momentos magnéticos se enreden lentamente. Cuando este enredo alcanza una cierta magnitud, se pueden detectar correlaciones de Bell. El autor Roman Schmied explica: "Uno esperaría que las colisiones aleatorias simplemente causen desorden. En cambio, la mecánica cuánticalas propiedades se enredan tan fuertemente que violan las estadísticas clásicas "
Más específicamente, cada átomo se lleva primero a una superposición cuántica de dos estados. Después de que los átomos se han enredado a través de colisiones, los investigadores cuentan cuántos átomos están realmente en cada uno de los dos estados. Esta división varía aleatoriamente entre los ensayos.Si estas variaciones caen por debajo de cierto umbral, parece que los átomos han 'acordado' sus resultados de medición; este acuerdo describe con precisión las correlaciones de Bell.
Nuevo territorio científico
El trabajo presentado, que fue financiado por el Centro Nacional de Competencia en Investigación de Ciencia y Tecnología Cuántica NCCR QSIT, puede abrir nuevas posibilidades en la tecnología cuántica; por ejemplo, para generar números aleatorios o para la transmisión de datos con seguridad cuántica.También se abren nuevas perspectivas en la investigación básica: "Las correlaciones de campanas en sistemas de muchas partículas son un campo en gran parte inexplorado con muchas preguntas abiertas: estamos entrando en un territorio desconocido con nuestros experimentos", dice Philipp Treutlein.
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Materiales proporcionado por Universidad de Basilea . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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