Nuevo Método Cuántico

Un nuevo método permite medir la coherencia de cualquier estado cuántico

EFEFUTURO.- Investigadores de la UAB han ideado un método que permite medir el grado de coherencia de un estado cuántico de superposición, como el estado del famoso gato de Schrödinger que se encuentra vivo y muerto a la vez.

<p> Un científico observa las imágenes de la colisión de haces de protones. EFE/Salvatore Di Nolfi</p>

Un científico observa las imágenes de la colisión de haces de protones. EFE/Salvatore Di Nolfi

Por primera vez, el método se puede utilizar para cualquier estado cuántico de superposición, según la investigación, que publica hoy la revista “Physical Review Letters“.
Un principio fundamental de la mecánica cuántica es la superposición de estados, es decir, sistemas que están en varios estados al mismo tiempo, “vivos y muertos” como el famoso gato de Schrödinger, hasta que alguien realiza una medida y el sistema se decanta por una de las opciones.

Según los investigadores, mientras dura la superposición se dice que el sistema está en un estado coherente.

En los sistemas reales, conjuntos de varias partículas elementales o átomos que se encuentran en estados de superposición de, por ejemplo, varias posiciones a la vez, diferentes niveles de energía, o con el espín (giro de rotación cuántico) apuntando en un sentido y en el contrario, la coherencia es frágil: la superposición se rompe fácilmente por las vibraciones asociadas a la temperatura y por las interacciones con el entorno.

Los investigadores del Departamento de Física de la UAB Andreas Winter y Dong Yang han propuesto en su investigación, por primera vez, una manera de medir cuán robusta es la coherencia cuántica de un estado de superposición, sea cual sea este estado.

Los investigadores han obtenido fórmulas simples para calcular la cantidad de “coherencia pura” que hay en un estado cuántico determinado, sólo respondiendo un par de cuestiones fundamentales: ¿con qué eficiencia se puede transformar el estado en “coherencia pura“, y cómo es de eficiente el proceso inverso.

En primer lugar se trata de destilar el estado cuántico. Ver qué parte de coherencia pura se puede extraer de él”, ha explicado Andreas Winter, para luego “volver a crear un estado con ‘ruido’ de modo que la coherencia se disuelva“.
El proceso de destilación y disolución permite medir cuán robusta era la coherencia del estado inicial de superposición con experimentos que se pueden hacer a medida para cada caso particular.

Según Winter, se trata de un resultado muy relevante para la física cuántica dado que “tradicionalmente, para medir el grado de coherencia de un estado de superposición era necesario poder medir intensidades de franjas de interferencia, ligadas a determinados experimentos”.

“Nuestro método, en cambio, permite adaptar el experimento en cada estado por lo que la coherencia cuántica se manifiesta mejor“, ha añadido el físico. EFEfuturo
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Publicado en: Ciencia
Por primera vez, el método se puede utilizar para cualquier estado cuántico de superposición, según la investigación, que publica hoy la revista “Physical Review Letters“.
Un principio fundamental de la mecánica cuántica es la superposición de estados, es decir, sistemas que están en varios estados al mismo tiempo, “vivos y muertos” como el famoso gato de Schrödinger, hasta que alguien realiza una medida y el sistema se decanta por una de las opciones.

Según los investigadores, mientras dura la superposición se dice que el sistema está en un estado coherente.

En los sistemas reales, conjuntos de varias partículas elementales o átomos que se encuentran en estados de superposición de, por ejemplo, varias posiciones a la vez, diferentes niveles de energía, o con el espín (giro de rotación cuántico) apuntando en un sentido y en el contrario, la coherencia es frágil: la superposición se rompe fácilmente por las vibraciones asociadas a la temperatura y por las interacciones con el entorno.

Los investigadores del Departamento de Física de la UAB Andreas Winter y Dong Yang han propuesto en su investigación, por primera vez, una manera de medir cuán robusta es la coherencia cuántica de un estado de superposición, sea cual sea este estado.

Los investigadores han obtenido fórmulas simples para calcular la cantidad de “coherencia pura” que hay en un estado cuántico determinado, sólo respondiendo un par de cuestiones fundamentales: ¿con qué eficiencia se puede transformar el estado en “coherencia pura“, y cómo es de eficiente el proceso inverso.

En primer lugar se trata de destilar el estado cuántico. Ver qué parte de coherencia pura se puede extraer de él”, ha explicado Andreas Winter, para luego “volver a crear un estado con ‘ruido’ de modo que la coherencia se disuelva“.
El proceso de destilación y disolución permite medir cuán robusta era la coherencia del estado inicial de superposición con experimentos que se pueden hacer a medida para cada caso particular.

Según Winter, se trata de un resultado muy relevante para la física cuántica dado que “tradicionalmente, para medir el grado de coherencia de un estado de superposición era necesario poder medir intensidades de franjas de interferencia, ligadas a determinados experimentos”.

“Nuestro método, en cambio, permite adaptar el experimento en cada estado por lo que la coherencia cuántica se manifiesta mejor“, ha añadido el físico. EFEfuturo

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