El entrelazamiento cuántico es la unión de dos partículas u objetos, aunque puedan estar 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 espeluznante a distancia“, pero su rareza es lo que lo hace tan fascinante para los científicos. En un estudio 2021el entrelazamiento cuántico se observó directamente y se registró a escala macroscópica, una escala mucho más grande que las partículas subatómicas normalmente asociadas con el entrelazamiento.
Las dimensiones involucradas todavía son muy pequeñas desde nuestra perspectiva: 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.
“Si analiza los datos de posición e impulso de los dos tambores de forma independiente, cada uno de ellos simplemente se ve 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 un movimiento aleatorio de un tambor está altamente correlacionado con el otro, de una manera que solo es posible a través del entrelazamiento cuántico”.
Si bien no hay nada que diga que el entrelazamiento cuántico no puede ocurrir con objetos macroscópicos, antes de esto se pensaba que los efectos no se notaban a escalas más grandes, o tal vez que la escala macroscópica estaba regida por otro conjunto de reglas.
La investigación reciente sugiere 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 su posición y velocidades.
Para evitar interferencias externas, un problema común con los estados cuánticos, los tambores se enfriaron, enredaron y midieron en etapas separadas dentro de un recinto enfriado criogénicamente. Luego, los estados de los tambores se codifican en un campo de microondas reflejado que funciona de manera similar al radar.
Estudios anteriores también habían informado sobre el entrelazamiento cuántico macroscópico, pero la investigación de 2021 fue más allá: todas las medidas necesarias se registraron en lugar de inferirse, y el entrelazamiento se generó de manera determinista y no aleatoria.
en un serie de experimentos relacionados pero separadoslos investigadores que también trabajan con tambores (u osciladores) macroscópicos en un estado de entrelazamiento cuántico han demostrado cómo es posible medir la posición y el momento de los dos parches al mismo tiempo.
“En nuestro trabajo, los parches exhiben un movimiento cuántico colectivo”. dijo la física Laure Mercier de Lepinay, de la Universidad Aalto de Finlandia. “Los tambores vibran en una fase opuesta entre sí, de modo que cuando uno de ellos está en una 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 se difunde 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 cualquiera de las medidas interferirá con la otra a través de un proceso llamado acción de espalda cuántica.
Además de respaldar el otro estudio al demostrar el entrelazamiento cuántico macroscópico, esta investigación en particular usa ese entrelazamiento para evitar la acción inversa cuántica, esencialmente investigando 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 en el ámbito macroscópico los experimentos pueden impulsar la observación de fenómenos claramente 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 fueron publicados en Ciencias.
Una versión de este artículo se publicó por primera vez en mayo de 2021.