Primera observación de 8 fotones entrelazados bate el récord de entrelazamiento

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Artículo publicado el 2 de junio de 2011 en The Physics ArXiv Blog

Un “Gato de Schrödinger” de 8 fotones está entre las primeros nuevos objetos cuánticos que son posibles gracias a este avance, comentan los físicos.

El entrelazamiento es el extraño fenómeno cuántico en el cual los objetos quedan tan estrechamente vinculados que comparten la misma existencia. En el lenguaje de la física, se describen mediante la misma función de onda.

Entrelazamiento de 8 fotones


El entrelazamiento no es en realidad tan difícil. La mayor parte de interacciones implican entrelazamiento de un tipo u otro.

El problema está en precisarlo. El entrelazamiento es un fenómeno frágil y efímero. Parpadeas y se filtra al entorno. Por esto es por lo que es tan difícil de conservar, observar y, en última instancia, que los físicos jueguen con él.

En los últimos años, los físicos han aprendido cómo entrelazar todo tipo de objetos en parejas – fotones, electrones, átomos, etc. En 1999, crearon un qutrit entrelazando tres fotones. El año pasado, incluso entrelazaron 6 fotones.

Hoy, sin embargo, Xing-Can Yao y sus colegas de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China en Hefei, dicen que han batido este récord entrelazando 8 fotones, luego manipulándolos y observándolos simultáneamente.

Ésta no es una hazaña fácil. Conseguir que ocho fotones se encuentren exactamente donde tú quieres al mismo tiempo es el equivalente mecánico cuántico de pastorear gatos (claramente del tipo de Schrödinger).

El truco está en enviar primero un fotón de alta energía a través de un cristal no lineal que lo convierte en dos fotones entrelazados de menor energía. Uno de ellos, el fotón A, entre en el aparato experimental mientras que el otro se divide de nuevo en dos gracias a otro cristal.

Este par está, desde luego, entrelazado con el fotón A. Uno de este par entre en el aparato mientras que el otro se divide de nuevo, creando otro par que está entrelazado con el fotón A. Uno de ellos entra en el aparato mientras que el otro se divide, y así sucesivamente, hasta que hay ocho fotones en el aparato, todos entrelazados entre sí y con el fotón A.

El problema de este proceso es que da como resultado un haz muy débil. Con el tipo de láseres disponible hasta hace poco, lo mejor que se podría lograr era una tasa de recuento de unos 10-5 hertz. Esto es una ráfaga simultánea de 8 fotones cada cien mil segundos, o aproximadamente un recuento por día. Ni siquiera los postdocs tienen ese tipo de paciencia.

Xing-Can Yao y sus colegas dicen que han solventado esto usando una fuente láser ultravioleta mucho más brillante, la cual genera pares de fotones entrelazados a un ritmo mucho más alto. Por supuesto, también han tenido que aprender a manipular ocho fotones entrelazados.

Esto es algo significativo. Tener ocho fotones entrelazados es lo más cerca que han estado los físicos de tener al gato de Schrödinger en un laboratorio. Esto “puede proporciona una nueva visión a nuestra comprensión de las intrigantes cuestiones de la transición clásica a cuántica”, dicen Xing-Can Yao  y sus colegas.

Pero también permite una gran cantidad de otros trucos cuánticos. Por ejemplo, un estado de ocho fotones debería permitirles demostrar una potente forma de corregir errores cuánticos conocida como corrección de errores topológica. Muchos físicos creen que la corrección de errores topológica será una de las primeras tecnologías permitidas por la computación cuántica, pero nadie ha sido capaz de ponerla a prueba, hasta ahora.

Y ser capaz de manipular un estado de ocho fotones les permitirá simular otros sistemas cuánticos. Esto debería posibilitar la simulación, por primera vez, de varios fenómenos de la química cuántica e incluso de la biofísica.

Y hacerlo usando nada más que luz (con un poco de humo y espejos).


Fecha Original: 2 de junio de 2011
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