La teoría cuántica es inequívoca: predice que un gran número de átomos puede enredarse y entrelazarse mediante una relación cuántica muy fuerte incluso en una estructura macroscópica. Hasta ahora, sin embargo, la evidencia experimental ha sido mayormente insuficiente, aunque los avances recientes han demostrado queentrelazamiento de 2.900 átomos. Científicos de la Universidad de Ginebra UNIGE, Suiza, recientemente rediseñaron su procesamiento de datos, demostrando que 16 millones de átomos estaban enredados en un cristal de un centímetro. Descubra todo sobre su investigación en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
Las leyes de la física cuántica permiten emitir señales y detectar de inmediato cuando son interceptadas por un tercero. Esta propiedad es crucial para la protección de datos, especialmente en la industria del cifrado, que ahora puede garantizar que los clientes estén al tanto de cualquier intercepción desus mensajes. Estas señales también necesitan poder viajar largas distancias utilizando algunos dispositivos de retransmisión bastante especiales, conocidos como repetidores cuánticos: cristales cuyos átomos están enredados y unificados por una relación cuántica muy fuerte. Cuando un fotón penetra en este pequeño bloque de cristal enriquecido conátomos de tierras raras y enfriado a 270 grados bajo cero apenas tres grados por encima del cero absoluto, se crea un enredo entre los miles de millones de átomos que atraviesa. Esto es explícitamente predicho por la teoría, y es exactamente lo que sucede cuando el cristal cumple su funcióny vuelve a emitir, sin leer la información que ha recibido, en forma de un solo fotón.
Análisis de luz: la piedra angular de la investigación
Es relativamente fácil enredar dos partículas: dividir un fotón, por ejemplo, genera dos fotones enredados que tienen propiedades y comportamientos idénticos. "Pero", explica Florian Fröwis, investigador del grupo de física aplicada en la facultad de ciencias de la UNIGE, "es imposible observar directamente el proceso de entrelazamiento entre varios millones de átomos, ya que la masa de datos que necesita recopilar y analizar es muy grande ". Como resultado, Fröwis y sus colegas eligieron una ruta más indirecta, reflexionando sobre las medidas que podrían realizarse ycuáles serían las más adecuadas. Examinaron las características de la luz reemitida por el cristal, así como analizaron sus propiedades estadísticas y las probabilidades, siguiendo dos vías principales: que la luz se reemitiera en una sola dirección en lugar deirradiando uniformemente desde el cristal, y que está formado por un solo fotón. De esta manera, los investigadores lograron mostrar el enredo de 16 millones de átomos cuando se previóLas observaciones tenían un techo de unos pocos miles.En un trabajo paralelo, los científicos de la Universidad de Calgary, Canadá, demostraron enredos entre muchos grandes grupos de átomos."No hemos alterado las leyes de la física", señala Mikael Afzelius, miembro del grupo de física aplicada del profesor Nicolas Gisin."Lo que ha cambiado es cómo manejamos el flujo de datos".
El enredo de partículas es un requisito previo para la revolución cuántica que está en el horizonte, lo que también afectará los volúmenes de datos que circulan en las redes del futuro junto con la potencia y el modo de funcionamiento de las computadoras cuánticas. De hecho, todo depende dela relación entre dos partículas a nivel cuántico, una relación que es mucho más fuerte que las simples correlaciones propuestas por las leyes de la física tradicional.
Dos calcetines en el mundo cuántico
¡Aunque el concepto de enredo puede ser difícil de entender, puede ilustrarse con dos calcetines! Imagine un físico que siempre usa dos calcetines de diferentes colores. Cuando ve un calcetín rojo en su tobillo derecho, también inmediatamente aprende algo sobreel calcetín izquierdo: no es rojo. Hay una correlación, en otras palabras, entre los dos calcetines. Esto es un hecho razonablemente prosaico y bastante intuitivo; pero cuando cambiamos al mundo de la física cuántica, un nuevo tipo de correlación:- Infinitamente más fuerte y más misterioso - emerge: enredo. Ahora, imagine que hay dos físicos en sus propios laboratorios, con una gran distancia que los separa. Cada científico tiene una partícula cuántica, un fotón, por ejemplo. Si estos dos fotones sonen un estado entrelazado, los físicos verán correlaciones cuánticas no locales, que la física convencional no puede explicar. Descubrirán que la polarización de los fotones es siempre opuesta como con los calcetines en el ejemplo anterior, y esoEl fotón no tiene polarización intrínseca.La polarización medida para cada fotón es, por lo tanto, completamente aleatoria y fundamentalmente indeterminada antes de ser medida.Lo que estamos tratando aquí es un fenómeno no sistemático que ocurre simultáneamente en dos lugares que están muy separados ... ¡y este es el misterio de las correlaciones cuánticas!
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Materiales proporcionados por Universidad de Ginebra . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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