Los fenómenos cuánticos son experimentalmente difíciles de tratar, el esfuerzo aumenta dramáticamente con el tamaño del sistema. Desde hace algunos años, los científicos son capaces de controlar pequeños sistemas cuánticos e investigar propiedades cuánticas. Estas simulaciones cuánticas se consideran aplicaciones tempranas prometedorastecnologías que podrían resolver problemas donde fallan las simulaciones en computadoras convencionales. Sin embargo, los sistemas cuánticos utilizados como simuladores cuánticos deben seguir creciendo. El entrelazamiento de muchas partículas sigue siendo un fenómeno difícil de entender ". Para operar un simulador cuántico que consistede diez o más partículas en el laboratorio, debemos caracterizar los estados del sistema con la mayor precisión posible ", explica Christian Roos, del Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica de la Academia de Ciencias de Austria.
Hasta ahora, la tomografía de estado cuántico se ha utilizado para la caracterización de estados cuánticos, con los que se puede describir completamente el sistema. Sin embargo, este método implica un esfuerzo de medición y cálculo muy alto y no es adecuado para sistemas con más de la mitaduna docena de partículas. Hace dos años, los investigadores dirigidos por Christian Roos, junto con colegas de Alemania y Gran Bretaña, presentaron un método muy eficiente para la caracterización de estados cuánticos complejos. Sin embargo, solo se pueden describir estados débilmente entrelazados con este método.Este tema ahora se elude con un nuevo método presentado el año pasado por los teóricos liderados por Peter Zoller, que puede usarse para caracterizar cualquier estado enredado. Junto con los físicos experimentales Rainer Blatt y Christian Roos y su equipo, ahora han demostrado este método enel laboratorio.
Simulaciones cuánticas en sistemas más grandes
"El nuevo método se basa en la medición repetida de transformaciones de partículas individuales seleccionadas al azar. La evaluación estadística de los resultados de la medición proporciona información sobre el grado de enredo del sistema", explica Andreas Elben del equipo de Peter Zoller. El austriacoLos físicos demostraron el proceso en un simulador cuántico que consta de varios iones dispuestos en una fila en una cámara de vacío. A partir de un estado simple, los investigadores dejaron que las partículas individuales interactuaran con la ayuda de pulsos de láser y así generaran enredos en el sistema ".realizar 500 transformaciones locales en cada ion y repetir las mediciones un total de 150 veces para luego poder utilizar métodos estadísticos para determinar la información sobre el estado de entrelazamiento a partir de los resultados de la medición ", explica el estudiante de doctorado Tiff Brydges del Instituto de Óptica Cuánticae información cuántica.
En el trabajo ahora publicado en Science, los físicos de Innsbruck caracterizan el desarrollo dinámico de un sistema que consta de diez iones, así como un subsistema que consta de diez iones de una cadena de 20 iones. "En el laboratorio, este nuevo método nos ayudamucho porque nos permite comprender nuestro simulador cuántico aún mejor y, por ejemplo, evaluar la pureza del enredo con mayor precisión ", dice Christian Roos, quien supone que el nuevo método puede aplicarse con éxito a sistemas cuánticos con hasta variosdocena de partículas.
El trabajo científico fue publicado en la revista ciencia y con el apoyo financiero del Consejo Europeo de Investigación ERC y el Fondo de Ciencia de Austria FWF. "Esta publicación muestra una vez más la fructífera cooperación entre los físicos teóricos y los físicos experimentales aquí en Innsbruck", enfatiza Peter Zoller. "En la Universidad de Innsbrucky el Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica de la Academia de Ciencias de Austria, los investigadores jóvenes de ambos campos encuentran muy buenas condiciones para el trabajo de investigación que es competitivo en todo el mundo ".
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Materiales proporcionado por Universidad de Innsbruck . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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