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Físicos capturan la primera imagen del Entrelazamiento Cuántico


Un equipo de físicos de la Escuela de Física y Astronomía de la Universidad de Glasgow ha capturado una imagen del entrelazamiento de Bell, una forma muy potente del Entrelazamiento Cuántico.

Dos partículas que interactúan entre sí, como dos fotones que pasan a través de un divisor de haz, por ejemplo, pueden permanecer conectadas, compartiendo instantáneamente sus estados físicos sin importar cuán grande sea la distancia que los separa.

Esta conexión se conoce como entrelazamiento cuántico, y es parte de una rama de la física llamada mecánica cuántica; una descripción de la forma en que el universo funciona a nivel de átomos y partículas.

La mecánica cuántica dice que a estas escalas tan pequeñas, algunas propiedades de las partículas se basan completamente en probabilidades. En otras palabras, nada es seguro hasta que sucede.

Albert Einstein no creía del todo que las leyes de la mecánica cuántica describieran la realidad. Él y otros físicos teóricos postularon que debe haber algunas variables ocultas funcionando en silencio, lo que permitiría que los sistemas cuánticos sean predecibles.

La Base de Bell
En 1964, John Bell publicó la Base de Bell; es la idea de que cualquier modelo de realidad física con tales variables ocultas también debe permitir la influencia instantánea de una partícula sobre otra.

La Base de Bell es un conjunto de estados cuánticos específicos de dos qubits que representan los ejemplos más simples (y máximos) de entrelazamiento cuántico. La Base de Bell es una forma de vectores de una base normalizada y entrelazada.

Si bien Einstein demostró que la información no puede viajar más rápido que la velocidad de la luz, dos partículas entrelazadas aún pueden afectarse mutuamente cuando están muy alejadas a nivel físico, incluso en otras regiones del Universo, según la Base de Bell.

En la actualidad, si bien el entrelazamiento de Bell se aprovecha en aplicaciones prácticas como la computación cuántica y la criptografía, nunca se había capturado en una imagen.



Fotograma completo de la imagen del entrelazamiento de Bell. Barra de escala - 1 mm.

"La imagen que hemos logrado capturar es una elegante demostración de una propiedad fundamental de la naturaleza, vista por primera vez en forma de imagen", dijo el Dr. Paul-Antoine Moreau, un miembro del equipo y el primer autor del documento científico publicado en la revista Science Advances.

El Dr. Moreau y sus colegas de investigación idearon un sistema que dispara una corriente de fotones entrelazados desde una fuente cuántica de luz hacia "objetos no convencionales", que se muestran en materiales de cristales líquidos que cambian la fase de los fotones a medida que pasan.

Los investigadores instalaron una cámara super-sensible capaz de detectar fotones individuales, que sólo tomaría una imagen cuando detectara un fotón y su "gemelo" entrelazado, creando un registro visible del entrelazamiento de los fotones.

"Es un resultado emocionante que podría usarse para avanzar en el campo emergente de la computación cuántica y conducir a nuevos tipos de imágenes", dijo el Dr. Moreau.

Crédito de la imagen: Moreau.

Referencia del documento científico:
Paul-Antoine Moreau et al. 2019. Imagen de comportamiento no local de tipo Bell. Science Advances 5 (7): eaaw2563; doi: 10.1126 / sciadv.aaw2563

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