sábado,13 agosto 2022
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Sus resultados muestran que no es un proceso instantáneo

Españoles «filman» la primera medición cuántica y demuestran que es un proceso real, no idealidad

Redacción
Un equipo de investigadores de la Universidad de Sevilla, la Universidad de Estocolmo (Suecia) y la Universidad de Siegen (Alemania) ha conseguido por primera vez "filmar" lo que sucede durante una medición de un sistema cuántico. Su hallazgo demuestra que las mediciones cuánticas que preservan los estados cuánticos con máxima información son procesos reales que ocurren en la naturaleza y no simples idealizaciones teóricas".

La física cuántica trata de los sistemas microscópicos como los átomos y las partículas de luz. Es una teoría con más de un siglo de antigüedad que permite calcular las probabilidades de los resultados posibles de cualquier medición sobre estos sistemas. Sin embargo, lo que sucede durante la medición era hasta ahora un misterio y los resultados darán a los investigadores relevancia mundial cuando China y los EEUU se disputan la hegemonía de sus inmensas aplicaciones. Google, IBM y chinos podrán dividir por 15 el frío necesario para lanzar su computación cuántica, decíamos hace varias semanas al informar que equipos científicos de Australia y Países Bajos han construido plataformas de computación cuántica a temperaturas hasta 15 veces superiores a las que operan las actuales de Google o IBM, únicas grandes empresas que compiten en investigación con China para dominar la computación cuántica, que multiplica por millones la potencia de las actuales; el pasado  verano Google lograba  la supremacía cuántica en la información, como líder privado en I+D y10º global. Pero en febrero pasado se anunciaba el récord chino al entrelazar memorias a 50 km, otro desafío a la supremacía cuántica de Google. Días  después  informamos también que la antimateria registra efectos cuánticos, pues las primeras mediciones en el antihidrógeno de ciertos efectos cuánticos, como el llamado efecto Lamb, son consistentes con la teoría y las propiedades del hidrógeno ´normal´, subrayando las simetrías entre la materia y la antimateria.

Ahora, para su medición, el equipo de la Universidad de Sevilla han usado un ion de estroncio (un átomo cargado eléctricamente) atrapado en un campo eléctrico. La medición sobre el ion dura apenas una millonésima de segundo, pero los investigadores han conseguido hacer una “película” del proceso reconstruyendo el estado cuántico del sistema en diferentes momentos. Los resultados confirman una de las predicciones más sutiles de la física cuántica. El hallazgo se ha publicado en la prestigiosa revista Physical Review Letters.

“El experimento es interesante por dos motivos”, nos dice Adán Cabello, del departamento de Física Aplicada II de la Universidad de Sevilla, “por un lado, muestra que el cambio del estado cuántico durante una medición no es instantáneo -como muchos creen- sino que ocurre gradualmente”. Además, “el experimento demuestra que las mediciones cuánticas que preservan los estados cuánticos con máxima información son procesos reales que ocurren en la naturaleza y no simples idealizaciones teóricas”. 

El resultado del experimento puede resumirse en un GIF animado que muestra lo que le ocurre al estado cuántico del ion durante esa millonésima de segundo. El estado puede visualizarse usando un tablero tridimensional. Las alturas de las torres indican el grado de superposición de los posibles estados cuánticos. La película muestra cómo durante la medición algunas de las superposiciones se pierden -y cómo esta pérdida es gradual- mientras que otras se conservan tal y como ha de suceder en una medición cuántica ideal. Fuente: F. Pokorny et al., 'Tracking the dynamics of an ideal quantum measurement', Physical Review Letters 2020.

Referencia bibliográfica
Tracking the Dynamics of an Ideal Quantum Measurement; Fabian Pokorny, Chi Zhang, Gerard Higgins, Adán Cabello, Matthias Kleinmann, and Markus Hennrich; Phys. Rev. Lett. 124, 080401.

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