diciembre 2, 2022

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El entrelazamiento cuántico ahora se ha observado directamente a escala macroscópica: ScienceAlert

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El entrelazamiento cuántico es la unión de dos partículas u objetos, incluso si están muy separados: sus propiedades respectivas están vinculadas de una manera que no es posible según las reglas de la física clásica.

Es un fenómeno extraño que Einstein describió como «acción aterradora desde la distancia«pero su extrañeza es lo que lo hace tan fascinante para los científicos. estudio 2021cuántico enredo se observó directamente y se registró en una escala macroscópica, una escala mucho mayor que las partículas subatómicas normalmente asociadas con el enredo.

Las dimensiones involucradas son aún muy pequeñas desde nuestro punto de vista: los experimentos involucraron dos pequeños tambores de aluminio de una quinta parte del ancho de un cabello humano, pero en el ámbito de la física cuántica son absolutamente enormes.

Tambores mecánicos macroscópicos. (J. Teufel/NIST)

«Si analiza los datos de posición e impulso de los dos tambores de forma independiente, cada uno de ellos simplemente se verá caliente». dijo el físico John Teufeldel Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) de EE. UU. el año pasado.

«Pero al mirarlos juntos, podemos ver que lo que parece ser un movimiento aleatorio de un tambor está altamente correlacionado con el otro, de una manera que solo es posible a través de entrelazamiento cuántico

Si bien no hay nada que diga que el entrelazamiento cuántico no puede ocurrir con objetos macroscópicos, antes de eso se pensaba que los efectos no se notaban a escalas más grandes, o tal vez que la escala macroscópica estaba gobernada por otro conjunto de reglas.

Investigaciones recientes sugieren que ese no es el caso. De hecho, las mismas reglas cuánticas también se aplican aquí y también se pueden ver. Los investigadores hicieron vibrar las diminutas membranas del tambor usando fotones de microondas y las mantuvieron en un estado sincronizado en términos de posición y velocidad.

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Para evitar la interferencia externa, un problema común con los estados cuánticos, los tambores se enfriaron, enredaron y midieron en etapas separadas dentro de un gabinete enfriado criogénicamente. Luego, los estados del tambor se codifican en un campo de microondas reflejado que funciona de manera similar al radar.

Estudios anteriores también informaron sobre entrelazamientos cuánticos macroscópicos, pero la investigación de 2021 fue más allá: todas las medidas necesarias se registraron en lugar de inferirse, y el entrelazamiento se generó de forma determinista en lugar de aleatoriamente.

En un serie de experimentos relacionados pero separadosinvestigadores que también trabajan con tambores macroscópicos (u osciladores) en estado de entrelazamiento cuántico han demostrado cómo es posible medir la posición y el momento de las dos pieles al mismo tiempo.

«En nuestro trabajo, los parches de tambor exhiben un movimiento cuántico colectivo». dijo la física Laure Mercier de Lepinay, de la Universidad Aalto de Finlandia. «Los tambores vibran en fase opuesta entre sí, por lo que cuando uno de ellos está en la posición final del ciclo de vibración, el otro está en la posición opuesta al mismo tiempo».

«En esta situación, la incertidumbre cuántica del movimiento de los tambores se cancela si los dos tambores se tratan como una entidad mecánica cuántica».

Lo que hace que este titular sea noticia es que circula Principio de incertidumbre de Heisenberg – la idea de que la posición y el impulso no se pueden medir perfectamente al mismo tiempo. El principio establece que registrar una medida interferirá con otra a través de un proceso llamado acción de espalda cuántica.

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Además de respaldar el otro estudio para demostrar el entrelazamiento cuántico macroscópico, esta investigación en particular usa ese entrelazamiento para evitar la reacción cuántica, esencialmente trazando la línea entre la física clásica (donde se aplica el Principio de Incertidumbre) y la física cuántica (donde ahora no se aplica). no parece).

Una de las posibles aplicaciones futuras de ambos conjuntos de hallazgos es en las redes cuánticas: poder manipular y enredar objetos a escala macroscópica para que puedan alimentar las redes de comunicación de próxima generación.

«Además de las aplicaciones prácticas, estos experimentos abordan hasta qué punto los experimentos del ámbito macroscópico pueden conducir a la observación de distintos fenómenos cuánticos», escriben los físicos Hoi-Kwan Lau y Aashish Clerk, que no participaron en los estudios, en un comentario sobre la investigación publicada en ese momento.

ambos primero y el segundo estudio fue publicado en Ciencias.

Una versión de este artículo se publicó por primera vez en mayo de 2021.

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