El entrelazamiento se calienta

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Entrelazamiento cuánticoEl entrelazamiento es el extraño vínculo mecánico-cuántico entre dos objetos separados, el cual permite que una medida en uno influya aparentemente en el otro. Normalmente, entrelazar objetos o partículas que no sean protones requiere temperaturas de apenas unas fracciones de Kelvin. Pero en el ejemplar del 29 de octubre de la revista Physical Review Letters, los teóricos proponen una técnica par entrelazar dos osciladores – que podrían ser átomos o trozos vibrantes de silicio – a mayores temperaturas. Para átomos, el entorno podría estar hasta a 50 Kelvin, comentan. Acoplando dos osciladores entre sí con el análogo de un muelle y luego provocando que la fuerza del muelle oscile con el tiempo, se puede hacer que sobreviva el entrelazamiento, a pesar de las interacciones en un entorno de alta temperatura. El equipo cree que su técnica podría aligerar la carga experimental sobre los científicos que estudian el entrelazamiento a temperaturas difícilmente alcanzables.

En su modo más simple, un oscilador es un muelle con un extremo unido a un muro y el otro a un bloque libre para ir adelante y atrás en la frecuencia natural del sistema. El bloque oscilador podría sustituirse por un átomo en una trampa electromagnética; una diminuta y vibrante franja de silicio; u ondas de luz que resuenan dentro de la cavidad de un microscopio.

Ahora imagina un segundo oscilador idéntico cuyo muelle esté unido a un muro frente al primero. Si los dos se colocan en un estado entrelazado, una medida de un oscilador provoca que se conozca inmediatamente la cantidad correspondiente en el otro oscilador, con una certeza completa, de acuerdo con la mecánica cuántica. No obstante, los experimentadores aún no han entrelazado un par de objetos vibrantes macroscópicos, en parte debido a las bajas temperaturas requeridas.

Se necesitan temperaturas muy bajas debido a que incluso pequeñas cantidades de energía térmica pueden destruir los estados cuánticos cuidadosamente preparados. En su nuevo artículo, Fernando Galve, del Instituto para Física Interdisciplinar y Sistemas Complejos de la Universidad de las Islas Baleares en España, y sus colegas, sugieren una forma de solventar esta perturbación ambiental, o “decoherencia”, que amenaza los estados entrelazados. Imaginan los dos bloques osciladores conectados entre sí con un tercer muelle cuya rigidez oscila con el tiempo y, por tanto, dirige las oscilaciones entre los bloques. El equipo calculó que esta fuerza directora pondría continuamente los dos osciladores justo en la combinación adecuada de estados para generar entrelazamiento y compensar la decoherencia.

La clave es que los osciladores estarían dirigidos hacia un estado conocido como compactado. El principio de incertidumbre de Heisenberg dice que el producto de dos incertidumbres en dos cantidades complementarias (como posición y momento) debe exceder una cantidad concreta. En un estado compactado, la incertidumbre en una de las cantidades se reduce a un valor muy pequeño, dejando toda la incertidumbre en la otra cantidad. Para los osciladores acoplados, las dos cantidades son la suma y la diferencia entre las dos posiciones de los bloques. El estado compactado tiene la mayor incertidumbre en la suma, por lo que la diferencia se conoce con gran precisión. Si se mide la posición de uno de los bloques, la posición del otro se sabe al momento con gran precisión – la firma del entrelazamiento. El muelle director mantendría a los osciladores en este estado entrelazado compactado y contrarrestaría la tendencia de la energía térmica a destruirlo.

Galve y sus colegas creen que si a dos iones colocados en una trampa electromagnética se les acopla un condensador que conecte las trampas, y se permite que oscile el voltaje entre ellas, se podría lograr entrelazamiento en un entorno de 50 Kelvin. Los resonadores nanomecánicos, que recuerdas a pequeños trampolines o tambores en vibración, podrían también acoplarse capacitivamente. El equipo cree que podrían estar entrelazados desde un Kelvin, en lugar de a milésimas de Kelvin, como otros han asumido.

Howard Carmichael de la Universidad de Auckland en Nueva Zelanda dice que la propuesta es “muy interesante e incluso provocadora”. No obstante, Dagmar Bruss de la Universidad de Dusseldorf en Alemania, advierte de que “será muy difícil de realizar” experimentalmente.


Autor: Michelangelo D’Agostino
Fecha Original: 22 de octubre de 2010
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