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El entrelazamiento cuántico se utiliza para medir la rotación de la Tierra por primera vez
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El entrelazamiento cuántico se utiliza para medir la rotación de la Tierra por primera vez

Un grupo de físicos logró medir la rotación de la Tierra utilizando fotones –partículas de luz– experimentando con un peculiar fenómeno cuántico llamado entrelazamiento. Esto les permite aumentar la precisión de las mediciones 1.000 veces y puede utilizarse para explorar cuestiones de física fundamental.

Quizás se pregunte por qué esto no se ha empleado antes. La respuesta es que el entrelazamiento cuántico es un estado muy delicado. Dos partículas se entrelazan y de repente pertenecen a un solo estado. No importa qué tan lejos estén, la interacción con uno afectará al otro, pero el estado puede alterarse y las partículas regresarán todas desconectadas.

Una forma de medir las rotaciones utilizando luz es con un instrumento llamado interferómetro de Sagnac. La luz se envía a través de un bucle en direcciones opuestas y, debido a la rotación del sistema, un lado volverá al principio en momentos diferentes. Si la luz en cuestión es un par de fotones entrelazados que van en direcciones opuestas, sucede algo muy peculiar. Es como enviar la misma luz en ambas direcciones al mismo tiempo y el retraso entre las dos se duplica.

Para aprovechar esta propiedad llamada superresolución, investigadores de la Universidad de Viena enviaron fotones entrelazados a través de una fibra óptica de 2 kilómetros (1,24 millas) de largo dispuesta en un bucle. Pudieron mantener el ruido del sistema bajo y estable durante varias horas, permitiendo que los fotones entrelazados sobrevivieran el viaje a través de él.

Este dispositivo está hecho para medir activamente la rotación y hay una fuente de rotación debajo de nuestros pies. La tierra. Este dispositivo finalmente lleva la mecánica cuántica a un nivel de sensibilidad que antes solo se lograba con luz estándar no entrelazada.

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«Esto representa un hito importante ya que, un siglo después de la primera observación de la rotación de la Tierra con la luz, la maraña de cuantos de luz individuales finalmente entró en los mismos regímenes de sensibilidad», dijo el coautor Haocun Yu, quien trabajó en este experimento como Marie. -Becario postdoctoral Curie, dijo en un declaración.

Pero en realidad medir la rotación de la Tierra no era el propósito de este dispositivo. El interferómetro de Sagnac fue diseñado como una forma de medir con precisión la rotación de sistemas independientes de la rotación de la Tierra. Por esta razón, el equipo tuvo que encontrar una manera de aislar la rotación que resulta de estar en un planeta en rotación.

El interferómetro de Sagnac en el experimento. Dos kilómetros (1,24 millas) de fibras ópticas se enrollan alrededor de un marco cuadrado de aluminio que mide 1,4 metros de lado.

Crédito de la imagen: Raffaele Silvestri.

«El quid de la cuestión reside en establecer un punto de referencia para nuestras mediciones, en el que la luz no se vea afectada por el efecto de rotación de la Tierra. Dada nuestra incapacidad para detener [Earth] del cableado, creamos una solución alternativa: dividir la fibra óptica en dos bobinas de igual longitud y conectarlas mediante un interruptor óptico», explicó el autor principal Raffaele Silvestri.

Esta solución, que esencialmente se reducía a tener un interruptor en el dispositivo, les permitió cancelar la señal de rotación de la Tierra. «Básicamente engañamos a la luz haciéndole creer que está en un universo que no gira», continuó Silvestri.

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El descubrimiento es el primer paso hacia una nueva forma de medir la rotación, y no sólo eso; Los investigadores tienen grandes expectativas sobre posibles aplicaciones futuras.

«Creo que nuestro resultado y nuestra metodología sentarán las bases para futuras mejoras en la sensibilidad rotacional de los sensores basados ​​en entrelazamiento. Esto podría allanar el camino para futuros experimentos que prueben el comportamiento del entrelazamiento cuántico a través de curvas de espacio-tiempo», añadió el autor principal Philip Walther. .

El estudio se publica en la revista. Avances científicos.

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