¿Podríamos obtener espeluznante cuántica incluso sin enredar?

Las partículas que no parecen estar enredadas han obtenido una puntuación alta en una famosa prueba de enredo. El experimento podría ofrecer una nueva visión de lo que hace que el mundo cuántico sea tan extraño.

Hace casi 60 años, físico John Stewart Bell ideó una prueba para si nuestro mundo se describe mejor por la mecánica cuántica o por un conjunto de teorías más tradicionales. La diferencia clave es que la teoría cuántica incluye “no localidad” o efectos que pueden abarcar cualquier distancia, incluso los muy grandes. Sorprendentemente, todos los experimentos que han implementado la prueba de Bell hasta la fecha han afirmado que nuestra realidad física no es local, lo que sugiere que vivimos en un mundo cuántico.

Sin embargo, esos experimentos incluyeron partículas inextricablemente vinculadas a través de enredos cuánticos. Ahora Xiao-Song MA en la Universidad de Nanjing en China y sus colegas dicen que realizaron la prueba de campana sin usar enredos. “Nuestro nuevo trabajo puede proporcionar una nueva perspectiva para la comprensión de las personas de las correlaciones no locales”, dice.

El experimento comenzó con cuatro cristales especiales, cada uno de los cuales emitió dos partículas de luz, o fotonescuando se iluminan con láseres. Los fotones tenían varias propiedades que los investigadores podían medir, incluida la polarización y la fase, que describe la forma en que la luz se mueve cuando se ve como una onda electromagnética. Los investigadores hicieron que estos fotones viajaran a través de un laberinto de dispositivos ópticos, como cristales y lentes, antes de golpear un detector.

En un experimento típico de prueba de campana, dos experimentadores hipotéticos, Alice y Bob, miden las propiedades de las partículas enredadas. Entonces Alice y Bob pueden determinar si las partículas son vinculado de una manera no local Al conectar sus hallazgos a una ecuación de “desigualdad”.

El nuevo experimento incluyó Alice y Bob, cada uno representado por un conjunto de dispositivos y detectores ópticos, pero no fotones enredados. De hecho, los investigadores agregaron dispositivos a su configuración que evitaban que las frecuencias y velocidades de las partículas se enredaran. Y, sin embargo, cuando los investigadores pusieron las mediciones de Alice y Bob en la ecuación de desigualdad, descubrieron que los fotones estaban más vinculados de lo que podría explicarse por cualquier efecto local.

Mario Krenn en el Instituto Max Planck para la Ciencia de la Luz en Alemania dice que esto puede deberse a que los fotones tenían otra propiedad cuántica extraña: fueron creados de tal manera que era imposible de contar qué fotón “nació” en el que Crystal y sus caminos eran indistinguibles, dice. En el pasado, Krenn, MA y sus colegas usaban esta propiedad, llamada “indistinguibilidad por identidad de camino”, a enredar fotones. En este caso, sin embargo, se aseguraron de que la indistingencia fuera el único tipo de rareza cuántica presente.

El equipo aún no tiene una teoría definitiva de por qué podría reproducir los resultados del enredo en la prueba de campana sin usar enredos, pero MA dice que varios otros fenómenos fundamentalmente cuánticos tienen indistingencia como requisito. Por lo tanto, también podría ser un ingrediente básico necesario para crear correlaciones no locales, incluso en una receta que no incluye enredo.

Krenn y MA esperan que otros físicos puedan presentar nuevas teorías alternativas e identificar lagunas experimentales en su prueba de campana. Después de todo, esto es lo que sucedió con la prueba de campana canónica: pasaron casi 50 años entre los primeros experimentos que reivindican la teoría cuántica y los donde todos Explicaciones alternativas fueron descartados firmemente.

Un problema puede estar con el Técnica de “post-selección” El equipo usó, donde solo se consideran algunas detecciones de fotones, dice Stefano Paesani en la Universidad de Copenhague en Dinamarca. En su opinión, esto no está claro si sus fotones no entrelazados pueden calificarse definitivamente como no locales en la prueba de Bell. Sin post-selección, el experimento coincidiría con escenarios más estándar donde el enredo está presente, dice.

Jeff Lundeen En la Universidad de Ottawa en Canadá, dice que es posible construir experimentos donde la prueba de campana diagnostica la luz, incluso una luz que no es cuántica, con correlaciones inusualmente fuertes. Pero esto “no tiene grandes implicaciones para la naturaleza del universo o la realidad”.

En tales situaciones, Alice y Bob son efectivamente el mismo observador o tienen la oportunidad de comunicarse y producir correlaciones que los investigadores podrían confundir con efectos no locales. Lundeen dice que el nuevo experimento no descarta suficientemente la posibilidad de que Alice y Bob coluden. “Entonces, el experimento no parece tener las mismas implicaciones que la violación de desigualdad de la famosa campana”, dice.

“Realmente es una hermosa extensión de uno de los trabajos históricos más llamativos en fotones enredados de los ‘días de gloria’ de la década de 1990”, dice Aefraim steinberg en la Universidad de Toronto en Canadá. En su opinión, sin embargo, todavía hay algún enredo en el nuevo experimento. Esto no existe en el nivel de fotones, sino en los campos cuánticos surgen fotones.

En el futuro, el equipo quiere mejorar sus dispositivos para evitar algunas de estas críticas. Por ejemplo, hacer que cada cristal produzca más fotones permitiría a los investigadores dejar de usar la selección posterior. “Nuestro grupo de colaboración ya identificó varias lagunas potenciales clave, y eso es algo que esperamos abordar en el futuro”, dice MA.