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

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

Es un fenómeno extraño que Einstein describió como «acción fantasmal a distancia«, pero su extrañeza es lo que lo hace tan fascinante para los científicos. En un Estudio 2021cuántico entrelazando fue observado y registrado directamente 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 de un cabello humano de ancho, pero en el ámbito de la física cuántica son absolutamente enormes.

Los tambores mecánicos macroscópicos. (J. Teufel / NIST)

«Si analiza los datos de posición e impulso de los dos tambores de forma independiente, cada uno se ve atractivo», el físico John Teufel dijodel Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) en los Estados Unidos 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, anteriormente se pensaba que los efectos no eran evidentes a escalas más grandes, o tal vez que la escala macroscópica estaba gobernada por otro conjunto de reglas.

Investigaciones recientes sugieren que este 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 fases 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 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 manera determinista y no aleatoria.

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 simultáneamente.

«En nuestro trabajo, las pieles 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, de manera que cuando uno de ellos se encuentra en una posición final del ciclo vibratorio, el otro se encuentra 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 sola 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 una medida interferirá con la otra a través de un proceso llamado acción de espalda cuántica.

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Además de respaldar el otro estudio para probar el entrelazamiento cuántico macroscópico, esta investigación en particular usa ese entrelazamiento para evitar la retroalimentación cuántica, esencialmente estudiando el límite entre la física clásica (donde se aplica el Principio de Incertidumbre) y la física cuántica (donde no aparece). ahora).

Una de las posibles aplicaciones futuras de ambos conjuntos de descubrimientos es en las redes cuánticas: poder manipular y atrapar 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 en el ámbito macroscópico 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 de acuerdo a estudio fueron publicados en Ciencias.

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

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