Logran entrelazamiento cuántico entre dos objetos grandes y distantes

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Logran entrelazamiento cuántico entre dos objetos grandes y distantes

(Instituto Niels Bohr)

Un equipo de investigadores ha logrado entrelazar dos objetos cuánticos muy diferentes y separados entre sí.

El entrelazamiento es la base de la comunicación cuántica y la detección cuántica, por lo que el actual estudio tiene un gran número de posibles aplicaciones en estas áreas.

Los detalles del estudio fueron publicados en Nature Physics.

El estudio

El entrelazamiento cuántico, de manera general, implica establecer una especie de vínculo entre dos o más objetos. Este fenómeno físico ocurre cuando un par o grupo de partículas (u objetos) interactúa de tal manera que el estado cuántico de cada partícula del par o grupo no puede describirse independientemente del estado de los demás. Esto sucede independientemente de la distancia que los separe.

Los investigadores del Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague ahora han logrado entrelazar dos objetos distantes y diferentes. Uno es un oscilador mecánico macroscópico y el otro un oscilador de espín atómico colectivo. De manera específica, el primero es una membrana dieléctrica vibrante y el otro una nube de átomos, en donde cada uno actúa como un pequeño imán, que los físicos llaman espín. El equipo logró entrelazar ambos con ayuda de fotones, partículas de luz.

Ambos objetos (átomos y membrana) fueron elegidos por algo en especial. Mientras los átomos son útiles para procesar información cuántica, las membranas (o sistemas cuánticos mecánicos en general) son útiles para el almacenamiento de la información cuántica.

“Con esta nueva técnica, estamos en camino de ampliar los límites de las posibilidades de entrelazamiento», afirmó el profesor Eugene Polzik, autor principal del estudio. «Cuanto más grandes son los objetos, más separados están, más dispares son y más interesante se vuelve el entrelazamiento tanto desde la perspectiva fundamental como aplicada. Con el nuevo resultado, el entrelazamiento entre objetos muy diferentes se ha vuelto posible”.

La luz se propaga a través de la nube atómica que se muestra en el centro y luego cae sobre la membrana de SiN (mononitruro de silicio) que se muestra a la izquierda. Como resultado de la interacción con la luz, la precesión de los espines atómicos y la vibración de la membrana se correlacionan cuánticamente. Ésta es la esencia del entrelazamiento entre los átomos y la membrana. (Instituto Niels Bohr)

Algunos detalles

Para comprender bien el alcance total del nuevo resultado, es importante comprender exactamente qué significa el concepto de entrelazamiento.

Siguiendo el ejemplo de los espines entrelazados con una membrana mecánica, si ambos objetos se mueven aleatoriamente, pero observamos que ambos se mueven a la derecha o izquierda al mismo tiempo, podemos llamarlo correlación. En su experimento, el equipo de Polzik entrelazó ambos sistemas, lo que significa que se mueven de forma correlacionada con una gran precisión.

“La mecánica cuántica es como un arma de doble filo: nos brinda nuevas tecnologías maravillosas, pero también limita la precisión de las mediciones que parecerían fáciles desde un punto de vista clásico”, dice Michał Parniak, quien también participó en el estudio.

Los sistemas entrelazados pueden permanecer perfectamente correlacionados incluso si están a distancia unos de otros, una característica que ha desconcertado a los investigadores desde el nacimiento de la mecánica cuántica hace más de 100 años.

Posibles aplicaciones

Un ejemplo específico de aplicación es la detección cuántica. Los diferentes objetos poseen sensibilidad a diferentes fuerzas externas. Por ejemplo, los osciladores mecánicos se utilizan como acelerómetros y sensores de fuerza, mientras que los espines atómicos se utilizan en magnetómetros. Cuando solo uno de los dos objetos entrelazados diferentes está sujeto a perturbaciones externas, el entrelazamiento permite medir esto con una sensibilidad increíble.

Tal vez la aplicación más inmediata sea en LIGO, un observatorio de ondas gravitacionales que mide las débiles perturbaciones del espacio-tiempo producto de fusiones de agujeros negros o estrellas de neutrones. Las ondas se pueden observar porque sacuden los espejos del interferómetro. Sin embargo, esta sensibilidad del instrumento está limitada por la mecánica cuántica. Esto se debe a que existe un ruido que impide la observación del pequeño movimiento de los espejos causado por ondas gravitacionales.

Los investigadores dicen que, en principio, sería posible generar un entrelazamiento entre los espejos de LIGO con una nube atómica para cancelar el ruido, de la misma manera que lo hace con el ruido de la membrana en su experimento. Una perfecta correlación por entrelazamiento borraría virtualmente la incertidumbre, haciendo posible una gran precisión en la medición de ondas gravitacionales.

Una respuesta a «Logran entrelazamiento cuántico entre dos objetos grandes y distantes»

  1. Para mi la mejor aplicación de este fenómeno seria la creación de control remotos para naves espaciales no tripuladas, de manera que pudiera manejarse incluso In Situo sin importar que sea tan lejos como pluton o la galaxia Andromeda… Me imagino al proyecto de las nano naves impulsadas por laseres que Steven Hoking habia propuesto para mandar tecnologia humana hasta Andromeda en solo 40 años y si se le pudiera equipar un control remoto basado en entrelazamiento Cuantico que permita algo de control o al menos un sistema de transmición basado en este para que nos mande lo que pudiera ver casi instatntaneamente…

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