El entrelazamiento se extingue en una muerte súbita

Un extraño fenómeno cuántico que podría ser un escollo para construir ordenadores cuánticos ha sido observado por primera vez por físicos en Brasil. Conocido como muerte súbita del entrelazamiento (entanglement sudden death o ESD), involucra el rápido decaimiento de pares “entrelazados” de partículas que serán básicos para la operación con ordenadores cuánticos. Dado que las partículas decaen tan rápidamente, los físicos afirman que el decaimiento no puede invertirse usando los esquemas de corrección de errores que han sido propuestos para incrementar el tiempo de vida de las partículas entrelazadas (Science 316 579).

En el extraño mundo de la mecánica cuántica, entrelazamiento significa que las partículas pueden tener una relación mucho más estrecha de lo que permite la física clásica. Por ejemplo, dos fotones pueden ser creados experimentalmente de tal forma que si uno es polarizado en dirección vertical, el otro siempre se polariza horizontalmente. Midiendo la polarización de uno de los pares, inmediatamente conocemos el estado del otro, no importa lo alejado que se encuentre.

Mientras que un los ordenadores comunes se usan bits de información que son 1 o 0, los ordenadores cuánticos usan bits cuánticos de información, o qubits, que pueden estar en una superposición de 1 y 0 al mismo tiempo. Un 1 podría representar, digamos, un fotón polarizado horizontalmente, mientras que un 0 representa un fotón polarizado verticalmente. La combinación de N de tales qubits, podría ser entrelazada para representar como 2N valores a la vez, lo cual, en principio, podría permitir a un ordenador cuántico sobrepasar el rendimiento de un ordenador clásico en ciertas tareas.

No obstante, los qubits en cualquier ordenador cuántico práctico tienen que interaccionar con sus entornos locales, lo cual causaría que cambiase el estado cuántico del qubit, o su decaimiento. Un fotón reflejado de un espejo, por ejemplo, podría sufrir un cambio de polarización, y sucesivas interacciones podrían llevar incluso a la completa desaparición del entrelazamiento. Decisivamente, la naturaleza gradual del decaimiento significa que debería ser posible restablecer el entrelazamiento durante el proceso de computación usando esquemas de corrección de errores.

Sin embargo, se había predicho que las interacciones que parecen tener un pequeño efecto en un único qubit pueden tener efectos devastadores en un sistema entrelazado de dos qubits. Este efecto – la muerte súbita del entrelazamiento, o ESD – es tan rápido y completo que los esquemas de corrección de errores no serán capaces de restablecer el entrelazamiento. Ahora, Luiz Davidovich y sus colegas de la Universidad Federal de Río de Janeiro han observado el ESD por primera vez.

En su experimento, los investigadores prepararon pares de fotones entrelazados, los cuales fueron enviados a lo largo de dos caminos idénticos que fueron separados de tal forma que no pudiese haber interacción mutua entre los fotones. Cada camino contenía equipo óptico que podría usarse para provocar un deliberado y gradual decaimiento de la componente de polarización vertical de ambos fotones. Los investigadores detectaron entonces que ambos fotones con la ayuda de filtros de interferencia para determinar el grado de entrelazamiento – o concurrencia.

Los investigadores estudiaron pares de fotones que fueron entrelazados de dos formas distintas: un tipo tenía una cierta combinación de polarizaciones verticales y horizontales, mientras que el otro tipo tenía una combinación distinta de polarizaciones. Ambos estados iniciales fueron creados con el mismo grado de entrelazamiento y ambos fueron sujetos al mismo decaimiento gradual de la polarización vertical. El resultado fue que los pares entrelazados que estaban polarizados más vertical que horizontalmente sufrían ESD, mientras que los paros donde se producía lo contrario decayeron lentamente tal y como se esperaba. Davidovich considera que el entrelazamiento más rico en vertical sufrió ESD porque en este experimento, la polarización vertical es un estado de energía más alto y por tanto más sensible al decaimiento a través de interacciones con el entorno que el estado de menor energía de polarización horizontal.

Davidovich dijo a Physics Web que ESD debería también tener lugar en otros sistemas que hayan sido propuestos para su uso en ordenadores cuánticos incluyendo atrapar átomos e iones en cavidades. Sin embargo, no cree que ESD excluya el desarrollo de ordenadores cuánticos. “Esto lleva a un límite superior para la duración de la computación cuántica”, dice. “Los cálculos deben hacerse más rápidamente que el tiempo en el que tiene lugar ESD”.

Davidovich explicó que ESD descarta el uso de corrección de errores: “Las técnicas de corrección de errores cuentan con el entrelazamiento. ESD implica que el ordenador cuántico se convierta en clásico en un instante finito de tiempo, tras el cual la corrección cuántica de errores es imposible”.



Autor: Hamish Johnston
Fecha Original: 1 de mayo de 2007
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Comments (3)

  1. [...] El entrelazamiento se extingue en una muerte súbita Un extraño fenómeno cuántico que podría ser un escollo para construir ordenadores cuánticos ha … [...]

  2. Manlio E. Wydler

    Por la rapidez del ordenador cuántico , podría ser el proceso operativo su función pero con el soporte inmediato del ordenador común para la permanencia de los datos y así evitar el decaimiento. No veo otra opción.

  3. [...] El entrelazamiento se extingue en una muerte súbita [...]

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