¿Cara o cruz? Si lanzamos dos monedas al aire, el resultado de una moneda no tiene nada que ver con el resultado de la otra. Las monedas son objetos independientes. En el mundo de la física cuántica, las cosas son diferentes: partículas cuánticaspueden enredarse, en cuyo caso ya no pueden considerarse objetos individuales independientes, solo pueden describirse como un sistema conjunto.
Durante años, ha sido posible producir fotones entrelazados, pares de partículas de luz que se mueven en direcciones completamente diferentes pero que siguen estando juntas. Se han logrado resultados espectaculares, por ejemplo, en el campo de la teletransportación cuántica o la criptografía cuántica. Ahora,En TU Wien Viena se ha desarrollado un nuevo método para producir pares de átomos entrelazados, y no solo átomos que se emiten en todas direcciones, sino haces bien definidos, con la ayuda de nubes de átomos ultrafríos en trampas electromagnéticas.
partículas enredadas
"El entrelazamiento cuántico es uno de los elementos esenciales de la física cuántica", dice el profesor Jörg Schmiedmayer del Instituto de Física Atómica y Subatómica de TU Wien. "Si las partículas se entrelazan entre sí, incluso si se sabe todo lo que hay.para conocer el sistema total, todavía no se puede decir nada en absoluto sobre una partícula específica. Preguntar sobre el estado de una partícula en particular no tiene sentido, solo se define el estado general del sistema total ".
Existen diferentes métodos para crear entrelazamiento cuántico. Por ejemplo, se pueden usar cristales especiales para crear pares de fotones entrelazados: un fotón con alta energía es convertido por el cristal en dos fotones de menor energía - esto se llama "conversión descendente. "Esto permite producir una gran cantidad de pares de fotones entrelazados de forma rápida y sencilla.
Sin embargo, entrelazar átomos es mucho más difícil. Los átomos individuales se pueden entrelazar utilizando complicadas operaciones con láser, pero solo se obtiene un par de átomos. Los procesos aleatorios también se pueden utilizar para crear entrelazamiento cuántico: si dos partículas interactúan conentre sí de una manera adecuada, pueden resultar enredadas después. Las moléculas pueden romperse, creando fragmentos entrelazados. Pero estos métodos no se pueden controlar. "En este caso, las partículas se mueven en direcciones aleatorias. Pero cuando haces experimentos, desea poder determinar exactamente dónde se mueven los átomos ", dice Jörg Schmiedmayer.
el par de gemelos
Ahora se podrían producir pares de gemelos controlados en TU Wien con un truco novedoso: se crea una nube de átomos ultrafríos y se mantiene en su lugar mediante fuerzas electromagnéticas en un chip diminuto. "estado con la energía más baja posible, pero en un estado de energía más alta ", dice Schmiedmayer. Desde este estado excitado, los átomos regresan espontáneamente al estado fundamental con la energía más baja.
Sin embargo, la trampa electromagnética está construida de tal manera que este regreso al estado fundamental es físicamente imposible para un solo átomo; esto violaría la conservación del impulso. Por lo tanto, los átomos solo pueden transferirse al estado fundamental como paresy vuelan en direcciones opuestas, de modo que su impulso total permanece cero. Esto crea átomos gemelos que se mueven exactamente en la dirección especificada por la geometría de la trampa electromagnética en el chip.
El experimento de la doble rendija
La trampa consta de dos guías de ondas paralelas alargadas. El par de átomos gemelos puede haber sido creado en la guía de ondas izquierda o derecha, o, como lo permite la física cuántica, en ambas simultáneamente. "Es como el conocido doble-slit, donde disparas una partícula a una pared con dos rendijas ", dice Jörg Schmiedmayer." La partícula puede pasar a través de la rendija izquierda y derecha al mismo tiempo, detrás de la cual interfiere consigo misma, y esto crea una ondapatrones que se pueden medir ".
Se puede usar el mismo principio para demostrar que los átomos gemelos son partículas entrelazadas: solo si mides todo el sistema, es decir, ambos átomos al mismo tiempo, puedes detectar las superposiciones onduladas típicas de los fenómenos cuánticos.Si, por el contrario, se limita a una sola partícula, la superposición de ondas desaparece por completo.
"Esto nos muestra que en este caso no tiene sentido mirar las partículas individualmente", explica Jörg Schmiedmayer. "En el experimento de la doble rendija, las superposiciones desaparecen tan pronto como se mide si la partícula pasa por la izquierda o por la izquierda.la rendija derecha. Tan pronto como esta información está disponible, la superposición cuántica se destruye. Es muy similar aquí: si los átomos están entrelazados y solo mides uno de ellos, teóricamente aún podrías usar el otro átomo para medir si ambosse originó en la parte izquierda o derecha de la trampa. Por lo tanto, las superposiciones cuánticas se destruyen ".
Ahora que se ha demostrado que las nubes de átomos ultrafríos se pueden usar para producir átomos gemelos entrelazados de esta manera de manera confiable, se deben realizar más experimentos cuánticos con estos pares de átomos, similares a los que ya han sido posibles con fotonespares.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Viena . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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