Imagen del entrelazamiento cuántico

Un equipo internacional que incluye científicos del Centro de Londres para la Nanotecnología (LCN) publicó hoy sus hallazgos en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences demostrando los drásticos efectos de la mecánica cuántica en un imán simple. La importancia del trabajo recae en establecer cómo una herramienta convencional de la ciencia material – un chorro de neutrones producido en aceleradores de partículas y reactores nucleares – puede usarse para producir imágenes de los fantasmales estados entrelazados del mundo cuántico.

Por simplicidad, el equipo se centró en un cuadrado de espines, la diminuta barra magnética asociada con los electrones en los átomos de cobre en el material organometálico estudiado por los investigadores. A la izquierda (c) se muestra una imagen de neutrón calculada para estos espines cuando se comporta como un objeto clásico (a), mientras que a la derecha (d) se muestra la imagen cuando están entrelazados (b). Las imágenes son drásticamente distintas en ambos casos, tomando la forma de un punto casi circular para el caso clásico y una cruz para el estado de entrelazamiento cuántico. Crédito: Centro de Londres para la Nanotecnología

En la nano-escala, el magnetismo surge a partir del comportamiento de los átomos como pequeños imanes llamados ‘espines’. En ferroimanes – el tipo que se pega a las puertas de los frigoríficos – todos estos imanes atómicos apuntan en la misma dirección. En los antiferroimanes, los espines se cree que se alinean espontáneamente a sí mismos de forma opuesta a los espines adyacentes, dejando el material como globalmente neutro a nivel magnético.

La investigación demuestra que esta descripción no es correcta debido a que ignora las incertidumbres de la mecánica cuántica. En particular, reñida con la intuición cotidiana, las leyes físicas de la mecánica cuántica que operan a nano-escala permiten a un espín apuntar simultáneamente arriba y abajo. Al mismo tiempo, dos espines pueden estar unidos de tal forma que es imposible saber la dirección por sí mismo, siempre apuntan en direcciones opuestas – en tal caso están “entrelazados”.

Con su descubrimiento, los investigadores demuestran que los neutrones pueden detectar entrelazamiento, el recurso clave para la computación cuántica.

Uno de los autores principales del trabajo, el Profesor Des McMorrow del LCN, comenta: “Cuando nos embarcamos en este trabajo, creo que sería justo decir que ninguno de nosotros esperaba ver tales efectos gigantescos producidos por el entrelazamiento cuántico en el material que estábamos estudiando. Teníamos la corazonada de que este material podría arrojar algo importante y que hacíamos bien en seguirlo”.

El siguiente paso de los investigadores será buscar las implicaciones en superconductores de alta temperatura, materiales que transportan corrientes eléctricas sin calentamiento y que mantienen notables similitudes con los antiferroimanes aislantes que han estudiado, y el diseño de ordenadores cuánticos.



Fecha Original: 21 de septiembre de 2007
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Comments (2)

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