Los físicos teóricos del Trinity College de Dublín han encontrado un vínculo profundo entre una de las características más llamativas de la mecánica cuántica: el entrelazamiento cuántico y la termmalización, que es el proceso en el que algo entra en equilibrio térmico con su entorno.
Sus resultados se publican hoy [viernes 31 de enero de 2020] en la revista Cartas de revisión física .
Todos estamos familiarizados con la termmalización, solo piense cómo su café alcanza la temperatura ambiente con el tiempo. El enredo cuántico, por otro lado, es una historia diferente.
Sin embargo, el trabajo realizado por Marlon Brenes, PhD Candidate y el Profesor John Goold de Trinity, en colaboración con Silvia Pappalardi y el Profesor Alessandro Silva en SISSA en Italia, muestra cómo los dos están inextricablemente vinculados.
Explicando la importancia del descubrimiento, el profesor Goold, líder del grupo QuSys de Trinity, explica :
"El entrelazamiento cuántico es una característica contraintuitiva de la mecánica cuántica, que permite que las partículas que han interactuado entre sí en algún momento se correlacionen de una manera que no es posible clásicamente. Las mediciones en una partícula afectan los resultados de las mediciones de laotro, incluso si están a años luz de distancia. Einstein llamó a este efecto "acción espeluznante a distancia".
"Resulta que el enredo no solo es espeluznante, sino que en realidad es omnipresente y, de hecho, lo que es aún más sorprendente es que vivimos en una época en la que la tecnología está comenzando a explotar esta característica para realizar hazañas que se consideraban imposibles solo un númerode años. Estas tecnologías cuánticas se están desarrollando rápidamente en el sector privado con empresas como Google e IBM liderando la carrera ".
¿Pero qué tiene que ver todo esto con el café frío?
El profesor Goold explica: "Cuando preparas una taza de café y la dejas por un tiempo se enfriará hasta que alcance la temperatura de su entorno. Esto es la termmalización. En física decimos que el proceso es irreversible, ya quesé que nuestro café que alguna vez estuvo caliente no se enfriará y luego se calentará mágicamente. Cómo emerge la irreversibilidad y el comportamiento térmico en los sistemas físicos es algo que me fascina como científico, ya que se aplica en escalas tan pequeñas como átomos, a tazas de café, e incluso a la evolución del universo mismo. En física, la mecánica estadística es la teoría que tiene como objetivo comprender este proceso desde una perspectiva microscópica. Para los sistemas cuánticos, la aparición de la termmalización es notoriamente difícil y es un foco central de esta investigación actual."
Entonces, ¿qué tiene que ver todo esto con el enredo y qué dicen sus resultados?
"En la mecánica estadística hay varias formas diferentes, conocidas como conjuntos, en las que puede describir cómo se calienta un sistema, todo lo cual se considera equivalente cuando tiene un sistema grande aproximadamente en escalas de 10 ^ 23 átomosSin embargo, lo que mostramos en nuestro trabajo es que no solo el enredo está presente en el proceso, sino que su estructura es muy diferente dependiendo de la forma en que elija describir su sistema. Por lo tanto, nos brinda una forma de evaluar las preguntas fundamentales en estadísticamecánica. La idea es general y se puede aplicar a una gama de sistemas tan pequeños como unos pocos átomos y tan grandes como agujeros negros ".
Marlon Brenes, candidato a doctorado en Trinity y primer autor del artículo, utilizó supercomputadoras para simular sistemas cuánticos para probar la idea.
Brenes, un especialista numérico, dijo: "Las simulaciones numéricas para este proyecto que realicé están al límite de lo que se puede hacer actualmente a nivel de computación de alto rendimiento. Para ejecutar el código utilicé la instalación nacional, ICHEC, y la nueva máquina Kay allí. Por lo tanto, además de ser un buen resultado fundamental, el trabajo nos ayudó a superar los límites de este tipo de enfoque computacional y a establecer que nuestros códigos y la arquitectura nacional están funcionando a la vanguardia ".
La investigación del profesor Goold está respaldada por una beca de investigación de la Universidad SFI-Royal Society y una beca de inicio del Consejo Europeo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Trinity College de Dublín . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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