Los físicos descubren una forma de medir el entrelazamiento cuántico dentro de materiales del mundo real
Los investigadores han dedicado más de cinco años a desarrollar una técnica para lograr el entrelazamiento cuántico en sólidos
El entrelazamiento cuántico es uno de los fenómenos de la mecánica cuántica en el que dos o más partículas se relacionan de tal manera que el estado cuántico de cada uno no puede ser descrito de forma independiente del otro, incluso si las partículas están físicamente separadas. Esto significa que el estado de una partícula está vinculado al estado de la otra partícula, sin importar lo lejos que estén.
Este fenómeno es muy importante para la tecnología cuántica, ya que puede ser empleado para transmitir información de forma más segura y rápida que los sistemas clásicos (previniendo las filtraciones y algunos ciberdelitos, que están a la orden del día y son cada vez más numerosos). Además, los investigadores han demostrado que el entrelazamiento cuántico es importante para la realización de ciertos algoritmos cuánticos que podrían ser usados en la criptografía, simulaciones y otras aplicaciones avanzadas.
Hasta el momento, los investigadores contaban con herramientas experimentales muy limitadas para el entrelazamiento cuántico. Determinar si un material está repleto de partículas entrelazadas es complejo, y hacerlo es especialmente importante para el desarrollo de dispositivos nuevos y mejores para la computación cuántica. Ahora, por fin se tiene una forma de medir el entrelazamiento cuántico de los sólidos.
El método es eficaz incluso cuando las muestras son imperfectas
Allen Scheie, del Laboratorio Nacional de Los Alamos en Nuevo México, y sus compañeros, han dedicado más de cinco años a desarrollar una técnica para lograr el entrelazamiento cuántico en sólidos. "Hemos comprobado que funciona al 100 %, y ahora estamos implementando procedimiento que hay que seguir para hacerlo con diferentes materiales", dijo Scheie.
El método consiste en rociar una muestra de material con neutrones, que luego se recogen en un detector. Los científicos llevan más de medio siglo (desde la década de 1950) sabiendo que analizar las propiedades de estos neutrones puede revelar la disposición y el comportamiento de las partículas cuánticas dentro de un material.
Scheie y sus compañeros los utilizaron para calcular la información cuántica de Fisher, un valor que indica la cantidad mínima de partículas cuánticas en un material que deben estar entrelazadas para afectar a los neutrones de la forma detectada. El método fue probado en varios materiales magnéticos, incluyendo un cristal bien estudiado compuesto de potasio, cobre y flúor.
Pontus Laurell, miembro del equipo de la Universidad de Missouri, afirma que los resultados pueden compararse directamente con una simulación por ordenador del interior cuántico del cristal para validar el nuevo método. "La concordancia entre las curvas experimentales y teóricas fue extraordinariamente precisa".
Según Laurell, otros científicos ya habían estudiado la información cuántica de Fisher y otros valores similares como posibles "testigos experimentales del entrelazamiento", pero su equipo es el primero en desarrollar un método claro, fiable y de aplicación general para medirla. Gran parte del trabajo consistió en perfeccionar los detalles, lo que ahora ha abierto la puesta a que los investigadores prueben todo tipo de materiales, incluidos aquellos que podrían utilizarse en el futuro para fabricar nuevos dispositivos.
El método funciona independientemente de si ya existe un buen modelo matemático para el material, y es eficaz incluso cuando las muestras son imperfectas. En un mes, los investigadores llevarán su método al siguiente nivel midiendo la interacción cuántica de la información del material a medida que se aproxima a una transición de fase. el equivalente cuántico del punto en el que el agua se convierte en hielo.