Entrelazamiento quàntic
El entrelazamiento quàntic (Quantenverschränkung, originàriament en alemà) és una propietat predita en 1935 per Einstein, Podolsky i Rosen (en lo sucesivo EPR) en la seua formulació de l'anomenada paradoxa Einstein-Podolsky-Rosen o paradoxa EPR.
El terme va ser introduït en 1935 per Erwin Schrödinger per a descriure un fenomen de mecànica quàntica que es demostra en els experiments, la rellevància dels quals per a la física teòrica no va ser ben compresa inicialment. Un conjunt de partícules entrellaçades (en el seu terme tècnic en anglés: entangled) no poden definir-se com a partícules individuals en estats definits, sino com un sistema en una funció d'ona única per a tot el sistema.
El entrelazamiento és un fenomen quàntic, sense equivalent clàssic, en el qual els estats quàntics de dos o més objectes es deuen descriure per mig d'un estat únic que involucra a tots els objectes del sistema, aun cuando els objectes estiguen separats espacialment. Açò du a correlació entre les propietats físiques observables. Per eixemple, és possible preparar (enllaçar) dos partícules en un sol estat quàntic d'espin nul, de manera que quan s'observe que una gira cap a dalt, l'atra automàticament rebrà una «senyal» i es mostrarà com girant cap a avall, pese a l'impossibilitat de predir, segons els postulats de la mecànica clàssica, quin estat quàntic s'observarà.
Eixes fortes correlació fan que les mides realisades sobre un sistema semblen estar influint instantàneament en atres sistemes que estan entrellaçats en ell, i sugerixen que alguna influència es tindria que estar propagant instantàneament entre els sistemes, a pesar de la separació entre ells.
No obstant, no sembla que es puga transmetre informació clàssica a velocitat superior a la de la llum per mig del entrelazamiento perque no es pot transmetre cap informació útil a més velocitat que la de la llum. Només és possible la transmissió d'informació usant un conjunt d'estats entrellaçats en conjugació en un canal d'informació clàssic, també cridat teleportación quàntica. Mes, per necessitar d'eixe canal clàssic, l'informació útil no podrà superar la velocitat de la llum.
El entrelazamiento quàntic va ser en un principi plantejat pels seus autors (Einstein, Podolsky i Rosen) com un argument en contra de la mecànica quàntica, en particular en vistes a provar la seua incomprensió posat que es pot demostrar que les correlació predites per la mecànica quàntica són inconsistentes en el principi del realisme local, que diu que cada partícula deu tindre un estat ben definit, sense que siga necessari fer referència a atres sistemes distants.
En el temps s'ha acabat definint com un dels aspectes més peculiars d'esta teoria, especialment des de que el físic norirlandés John S. Bell donara un nou impuls a este camp en els anys 60 gràcies a un refinat anàlisis de les subtilea que involucra el entrelazamiento. La propietat matemàtica que subyacer a la propietat física de entrelazamiento és la cridada no separabilidad. Ademés, els sistemes físics que sofrixen entrelazamiento quàntic són típicament sistemes microscòpics (casi tots els que es coneixen de fet ho són), puix, segons s'entenia, esta propietat es perdia en l'àmbit macroscòpic pel fenomen de la decoherencia quàntica. No obstant, més recentment, un experiment[1] ha conseguit el entrelazamiento en diamants milimétricos, duent aixina este fenomen al nivell de lo macroscòpic.
El entrelazamiento és la base de tecnologies en fase de desenroll, tals com la computació quàntica[n. 1] o la criptografia quàntica, i s'ha utilisat en experiments de teleportación quàntica.
El debat sobre si el entrelazamiento és un efecte quàntic o una evidència del determinisme de fenomens no observables seguix en l'actualitat.[2]
Motivació i antecedents històrics
[editar | editar còdic]En el context original de l'artícul de EPR, el entrelazamiento es postula com una propietat estadística del sistema físic format per una parella d'electrons que provenen d'una font comuna i estan altament correlacionados per la llei de conservació del moment llineal. Segons l'argument de EPR, si, transcorregut un cert temps des de la formació d'este estat de dos partícules, realisàrem la medició simultànea del moment llineal en un dels electrons i de la posició en l'atre, hauríem conseguit sortejar les llimitacions impostes pel principi d'incertitut de Heisenberg a la medició d'abdós variables físiques, ya que l'alta correlació nos permetria inferir les propietats físiques correlativas d'una partícula (posició o moment) respecte de l'atra. Si açò no fora aixina, tindríem que acceptar que abdós partícules transmeten instantàneament algun tipo de destorbament que a la llarga (quan es recopilen les senyes estadístiques) tindria l'efecte d'alterar les distribucions estadístiques de tal forma que el principi de Heisenberg quedara salvaguardat (fent més indefinida la posició d'una de les partícules quan es medix el moment llineal de l'atra, i viceversa).
És important senyalar que els térmens simultàneament o instantàneament, que acabem d'usar, no tenen en realitat significat precís dins del context de la teoria de la relativitat especial, que és l'esquema universalment acceptat per a la representació de successos en l'espai-temps. Deu interpretar-se per lo tant que les medicions abans mencionades es fan en un interval temporal tan breu que és impossible que els sistemes es comuniquen en una celeritat menor o igual que l'establida pel llímit que impon la velocitat de la llum o velocitat màxima de propagació de les interaccions.
Plantejament actual en térmens de fotons
[editar | editar còdic]Hui dia es preferix plantejar totes les qüestions relatives al entrelazamiento usant fotons (en lloc d'electrons) com a sistema físic a estudiar i considerant els seus espin com a variables físiques a medir.
El motiu és doble: per una part és experimentalment més fàcil preparar estats coherents de dos fotons (o més) altament correlacionados per mig de tècniques de conversió paramètrica a la baixa que preparar estats d'electrons o núcleus d'àtoms (en general matèria leptónica o bariónica) d'anàlogues propietats quàntiques; i per una atra part és molt més fàcil fer raonaments teòrics sobre un observable d'espectre discret com l'espin que sobre un d'espectre continu, com la posició o el moment llineal.
D'acort en l'anàlisis estàndar del entrelazamiento quàntic, dos fotons (partícules de llum) que naixen d'una mateixa font coherent estaran entrellaçats; és dir, abdós partícules seran la superposició de dos estats de dos partícules que no es poden expressar com el producte d'estats respectius d'una partícula. En atres paraules: lo que li ocórrega a un dels dos fotons influirà de forma instantànea a lo que li ocórrega a l'atre, ya que les seues distribucions de provabilitat estan indisolublemente lligades en la dinàmica d'abdós. Este fet, que sembla burlar el sentit comú, ha segut comprovat experimentalment, i inclús s'ha conseguit el entrelazamiento triple, en el qual s'entrellacen tres fotons.
Vore també
[editar | editar còdic]- Espin
- Mecànica quàntica
- Superposició quàntica
- Teleportación quàntica
- Teoria de l'absorbidor de Wheeler-Feynman
- Llímit de Lamb Dicke
- Principi de localitat
- Informació quàntica en variables contínues
Referències
[editar | editar còdic]Notes
[editar | editar còdic]- ↑ El entrelazamiento de partícules és un fenomen essencial per a desenrollar futurs ordenadors quàntics que siguen molt més veloços que els actuals, tals com els que s'estudien i proyecten en l'Institut de Física Experimental de l'Universitat de Innsbruck. Entrellaçant bits quàntics individuals, un ordenador quàntic podria resoldre problemes molt més veloçment que un de memòria digital magnètica binaria. No obstant, afirma Thomas Monz, resulta molt difícil comprendre el entrelazamiento quan es tracta de més de dos partícules. En abril de 2011 Monz, en els seus colegues de l'equip dirigit per Rainer Blatt, va realisar un experiment en vàries partícules entrellaçades, lo que aporta una nova perspectiva d'este fenomen. A partir de l'any 2005 l'equip dirigit per Rainer Blatt va superar el seu propi récort de entrelazamiento de bits quàntics; en abril de 2011 va superar el llímit de 8 bits quàntics, casi duplicant-ho: fins a eixa data no s'havia conseguit controlar el entrelazamiento de huit partícules, lo que significa un byte quàntic. Des de la data citada casi han duplicat eixe llímit; per a açò varen confinar 14 àtoms de calcio dirigint-los en fas de làser en una trampa d'ions; d'esta manera els estats interns de cada àtom constituïxen qubits i per este método en abril de 2011 han produït un registre quàntic de 14 qúbits, la qual cosa be podria ser la base d'un pròxim ordenador quàntic. Per una atra part estos investigadors han descobert que quan hi ha vàries partícules entrellaçades la sensibilitat del sistema aumenta de modo significatiu. Tal processe rarament s'havia observat en processos quàntics i resulta important no només per a construir ordenadors quàntics, sino també per a fer rellonges atòmics d'extrema precisió i per a realisar simulacions quàntiques,
Bibliografia
[editar | editar còdic]Plantilla:Format de referències
- R. Horodecki, P. Horodecki, M. Horodecki, K. Horodecki81doi:10.1103/RevModPhys.81.865.
- Jeffrey Bub (2023). Edward N. Zalta, Uri Nodelman (ed.). Quàntum Entanglement and Information.
- Amir D. Aczel. Entrelazamiento (pdfpdf), Editorial Crítica SA.
- John S. Bell (1990). Lo decible i ho indecible en mecànica quàntica, Aliança Editorial.
- David Bohm (1959). Causalitat i encert en la física moderna, UNAM.
- Bernard d'Espagnat (1988). En busca de lo real, Aliança Editorial.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Entrelazamiento cuántico» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.