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Entrelazamiento cuántico

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física Cuántica    ~    Comentarios Comments (2)

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                                             Una nota antes del Reportaje:

 

En 1935 un molesto Albert Einstein, junto con sus colegas Podolsky y Rosen, presentaron la llamada “paradoja EPR”, por sus iniciales. Esta quería servir de ejemplo para decir que la mecánica cuántica era una “teoría” incompleta y fallida. Que necesitaba de una profunda revisión. ¿Y por qué? Porque, según el propio Einstein, este conjunto de hipótesis violaba el universo tal y como lo conocemos. Por lo tanto, tenía que estar mal en algún punto. Sin embargo, lo que no sabía Einstein es que la paradoja presentada es en realidad una manifestación real de lo que ocurre en la naturaleza. Efectivamente, en los tiempos que corren hemos podido comprobar un fenómeno inquietante y extraordinario que permite que dos partículas separadas entre sí por una distancia monstruosa sean capaces de “comunicarse” sin que exista nada, ningún canal de transmisión, entre las dos. A este extraño fenómeno, que rompe por completo nuestra manera de entender el mundo, lo llamamos entrelazamiento cuántico.

 

 

Física

Científicos del Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica (IQOQI) de la Academia Austríaca de Ciencias, de la Universidad de Viena y de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) han conseguido por primera vez entrelazar tres partículas de luz o fotones utilizando una propiedad cuántica relacionada con el retorcimiento (twist) de la estructura de sus frentes de onda.

De la misma manera que el famoso gato de Schrödinger está simultáneamente vivo y muerto, todas las demostraciones experimentales realizadas hasta ahora de entrelazamiento de varias partículas han sido llevadas a cabo con objetos cuánticos en dos dimensiones, dos niveles discretos posibles. Los fotones retorcidos utilizados en el experimento de Viena no tienen ese límite bidimensional y pueden existir en tres o más estados cuánticos vez.

El estado de entrelazamiento entre tres fotones creado por el grupo de Viena bate el récord previo de dimensionalidad, y da luz a una nueva forma de entrelazamiento asimétrico que nunca ha sido observado hasta ahora. Los resultados aparecen esta semana publicados en Nature Photonics.

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El entrelazamiento es una propiedad antiintuitiva de la física cuántica que siempre ha desconcertado a los científicos y los filósofos. Los cuantos de luz entrelazados parecen ejercer una influencia entre ellos, no importa la distancia a la que se encuentren. De manera metafórica puede considerarse un patinador de hielo con la asombrosa habilidad de girar sobre sí mismo tanto en el sentido de las agujas del reloj como en el sentido contrario, al mismo tiempo.

Un par de patinadores entrelazados alejándose entre ellos mientras hacen este sorprendente giro tendrán las direcciones de giro perfectamente correlacionadas: si en un instante el primero gira en un sentido, también lo hace el otro, aunque estén tan lejos que terminen en pistas en continentes diferentes.

Recreación artística del estado de entrelazamiento de los fotones retorcidos creado en el experimento de Viena. (Foto: Mehul Malik, Manuel Erhard, © Faculty of Physics, University of Vienna)

“Los fotones entrelazados de nuestro experimento se pueden ilustrar no con dos, sino con tres patinadores, danzando una coreografía cuántica pefectamente sincronizada”, explica Mehul Malik, el primer autor del artículo. “Su danza es un poco más compleja, con dos de los patinadores mostrando, además, otro movimiento correlacionado, además del giro mencionado. De hecho, somos los primeros que hemos conseguido este tipo de entrelazamiento cuántico asimétrico en el laboratorio”, continúa Malik.

 

Los investigadores han creado el estado de entrelazamiento entre tres fotones utilizando otro artificio cuántico: han combinado dos pares de fotones con entrelazamiento de alta dimensión de tal manera que era imposible saber de dónde procedía cada uno de los fotones. Aparte de servir como campo de pruebas para estudiar muchos conceptos fundamentales de la mecància cuántica, los estados de entrelazamiento de varios fotones vez, como este, tienen aplicaciones que van desde la computación cuántica hasta la encriptación cuántica.

En esta línea, los autores de la investigación proponen un nuevo tipo de protocolo de criptografía cuántica, basado en este estado de entrelazamiento asimétrico, que permite que diferentes capas de información se compartan de forma asimétrica entre varios emisores y destinatarios con total seguridad.

Los científicos consideran que, aunque todavía habrá que solventar muchos obstáculos técnicos antes de que este protocolo se pueda utilizar en la práctica, el rápido progreso de la tecnología cuántica hace que sea sólo cuestión de tiempo que esta tecnología encuentre su lugar en las redes cuánticas del futuro. “El experimento abre las puertas a un futuro Internet cuántico, con más de dos interlocutores, que permitiría una comunicación de más de dos bits por fotón”, añade Zeilinger.

En la investigación ha participado Mehul Malik, Manuel Erhard, Mario Krenn, Robert Fickler, Anton Zeilinger, del Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica de la Academia Austríaca de Ciencia (IQOQI) y el investigador del Grupo de información y de Fenómenos Cuánticos del Departamento de Física de la UAB Marcus Huber, físico teórico que ha inventado las técnicas necesarias para analizar el experiemento. La investigación ha sido financiada por la Comisión Europea, el Consejo Europeo de Investigación (ERC) y la Austrian Science Fund (FWF). (Fuente: UAB)

 

  1. 1
    Emilio Silvera
    el 4 de mayo del 2017 a las 5:46

    El “mundo” cuántico es extraño, no tiene nada que ver con nuestro macromundo cotidiano. Mientras que en el nuestro ocurren las cosas más lógicas y racionales (al menos eso creemos nosotros), en aquel otro, el “mundo” cuántico, es extraño y allí ocurren los hechos más inesperados e incomprensibles, cosas inimaginables pueden suceder y, en ese ámbito infinitesimal, todas esas cuestiones y procesos son la normalidad.


    “Uno de los fenómenos más sorprendentes de las partículas subatómicas es que, según las leyes de la física cuántica, se pueden relacionar entre ellas a distancia de manera instantánea o a velocidades superiores a la de la luz. De hecho, existen modelos que explican esta relación a partir de señales que se propagan a velocidades supralumínicas. Un nuevo estudio realizado por un equipo internacional de investigadores ha demostrado que estos modelos son posibles sólo si la velocidad de estas señales es infinita, lo que supone que, en el universo, todo estaría influenciado por todo de manera instantánea, y se perdería la noción de espacio-tiempo. Esta fascinante sugerencia, sin embargo, podría ser desbancada por otros modelos teóricos y debe ser testeada por futuros experimentos, para los que la tecnología aún no está preparada.”

     

     En ese ámbito de lo cuántico ocurren cosas muy extrañas y nunca podremos saber, po0r ejemplo, dónde se encuentra una partícula y cual es su velocidad en un  momento de tiempo dado. Si conocemos a que velocidad va esa partícula no podremos localizarla, en cambio, si sabemos donde se encuentra, no sabremos cuan rápido se está desplazando. Es el conocido como Principio de Incertidumbre de Heisenberg.

    Más extraño nos puede parecer que en el mismo experimento del electrón ante una placa con dos ranuras, podamos comprobar que si observamos la pantalla aa la cual llega ese haz de electrones, la luz se comporta como una partícula. sin embargo, cuando se observa la pantalla a la cual llega ese haz, la luz se comporta como una onda. Ahora bien, si esperamos a que la luz atraviese las aberturas y se observa el camino que esta ha seguido, se fuerza a las partículas a atravesar una u otra abertura. Lo que significa que nuestra observación presente determina el comportamiento pasado de la Luz. De estos hechos fantásticos podríamos estar hablando días enteros que, nos resultarían fascinantes.

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

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  2. 2
    Ramon Marquès
    el 4 de mayo del 2017 a las 18:33

    Querido amigo Emilio:
    Para la transmisión instantánea o supralumínica yo  considero  que se necesita otra dimensión, probablemente avibracional, que contemplo como el campo puro o primordial.
    Un fuerte abrazo. Ramon Marquès

    Responder

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