El entrelazamiento cuántico puede vincular el comportamiento de dos partículas distintas
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Finalmente tenemos una manera de medir el entrelazamiento cuántico de sólidos, lo que podría conducir a avances tanto en la tecnología cuántica como en la física fundamental.
Cuando se trata del entrelazamiento cuántico (un vínculo inextricable entre partículas cuánticas que mantiene sus comportamientos correlacionados, incluso cuando están extremadamente alejadas), los investigadores tienen herramientas experimentales limitadas. Pueden determinar si dos partículas están entrelazadas mediante un procedimiento llamado prueba de Bell, por ejemplo, y crear deliberadamente un entrelazamiento entre varios objetos dentro de las computadoras cuánticas.
Pero descubrir si un trozo de algún material está lleno de partículas enredadas es más desafiante. Esto es especialmente importante para desarrollar nuevos y mejores dispositivos para la computación y la comunicación cuánticas, que requieren entrelazamiento.
Allen Scheie, del Laboratorio Nacional de Los Álamos, en Nuevo México, y sus colegas han pasado más de media década desarrollando una técnica para hacer precisamente eso, y ahora funciona.
“Hemos establecido que funciona al 100 por ciento y ahora estamos estableciendo los procedimientos que hay que seguir para poder hacerlo en diferentes materiales”, dice Scheie.
El método del equipo consiste en arrojar neutrones a una muestra de un material, que luego se recogen en un detector. Desde la década de 1950, los investigadores saben que el análisis de las propiedades de estos neutrones puede revelar la disposición y el comportamiento de las partículas cuánticas dentro del material. Scheie y sus colegas los utilizaron para calcular la información cuántica de Fisher (QFI), un número que indica el número mínimo de partículas cuánticas dentro del material que deben estar entrelazadas para haber afectado a los neutrones de la manera detectada.
Los investigadores probaron su método en varios materiales magnéticos, incluido un cristal bien estudiado hecho de potasio, cobre y flúor. Pontus Laurell, miembro del equipo de la Universidad de Missouri, dice que en este caso, los hallazgos podrían compararse directamente con una simulación por computadora de las entrañas cuánticas del cristal para verificar el nuevo método. “Fue una concordancia notablemente estrecha entre las curvas experimentales y teóricas”.
Laurell dice que otros investigadores han estudiado previamente QFI y números similares como posibles “testigos de entrelazamiento” experimentales, pero su equipo es el primero en establecer una forma clara, confiable y generalmente aplicable de medirlo. Gran parte del trabajo se ha centrado en conseguir los detalles correctos, lo que ahora ha abierto la puerta para que los investigadores prueben todo tipo de materiales, incluidos aquellos que eventualmente podrían usarse para construir nuevos dispositivos.
En particular, el método del equipo funciona independientemente de si ya existe un buen modelo matemático para el material, y es efectivo incluso cuando las muestras son imperfectas. “Eso es lo bueno de esto. Es posible medir la información cuántica de Fisher pase lo que pase”, afirma Scheie. Presentó el trabajo en la Cumbre de Física Global de la Sociedad Estadounidense de Física en Denver, Colorado, el 17 de marzo.
Dentro de un mes, los investigadores llevarán su método al siguiente nivel midiendo el QFI de un material a medida que se acerca a una transición de fase, el equivalente cuántico del punto en el que el agua se convierte en hielo. Los modelos teóricos a menudo fallan en este punto o predicen que el entrelazamiento se disparará, por lo que existe la posibilidad de un descubrimiento cuántico real, dice Scheie.
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materiales/física cuántica