Diminutas partículas que están interconectadas a pesar de que a veces están separadas por miles de kilómetros: Albert Einstein llamó a esto «acción aterradora a distancia». Algo que no puede ser explicado por las leyes de la física clásica es una parte esencial de la física cuántica. Tal entrelazamiento puede ocurrir entre varias partículas cuánticas, lo que significa que ciertas propiedades de las partículas están estrechamente relacionadas entre sí. Los sistemas entrelazados que contienen muchas partículas cuánticas brindan beneficios significativos en la implementación de algoritmos cuánticos, que pueden usarse en comunicaciones, seguridad de datos o computación cuántica. Investigadores de la Universidad de Paderborn trabajaron con colegas de la Universidad de Ulm para desarrollar la primera memoria cuántica óptica programable. El estudio fue publicado como una «Sugerencia del editor» en mensajes de revisión física revista.
partículas de luz entrelazadas
El grupo de Óptica Cuántica Integrada dirigido por la profesora Christine Silberhorn del Departamento de Física y el Instituto de Sistemas Ópticos Cuánticos (PhoQS) de la Universidad de Paderborn utiliza pequeñas partículas de luz, o fotones, como sistemas cuánticos. Los investigadores buscan implicar a tantos como sea posible en países grandes. Trabajando con investigadores del Instituto de Física Teórica de la Universidad de Ulm, ahora han presentado un nuevo enfoque.
Previamente, los intentos de entrelazar más de dos partículas generaban un entrelazamiento muy ineficiente. Si los investigadores querían correlacionar dos partículas con otras dos, en algunos casos esto requería una larga espera, porque los ligandos que mejoran (?) este entrelazamiento operan solo con una probabilidad limitada y no con solo tocar un botón. Esto significa que los fotones ya no forman parte del experimento una vez que llega la siguiente partícula adecuada; el almacenamiento de estados qubit es un gran desafío experimental.
Gradualmente lograr una mayor interconexión
«Ahora hemos desarrollado una memoria cuántica programable, óptica y almacenada que puede alternar dinámicamente entre diferentes modos: modo de almacenamiento, modo de interferencia y liberación final», explica Silberhorn. En la configuración experimental, se puede almacenar un pequeño estado cuántico hasta que se crea otro estado, y luego los dos se pueden entrelazar. Esto permite que un gran estado cuántico entrelazado «crezca» partícula por partícula. El equipo de Silberhorn ya ha utilizado este método para entrelazar seis partículas, lo que lo hace más eficiente que cualquier experimento anterior. En comparación, el mayor enredo de pares de fotones, realizado por investigadores chinos, consta de doce partículas individuales. Sin embargo, la creación de este estado tomó mucho más tiempo, por órdenes de magnitud.
El físico cuántico explica: «Nuestro sistema permite la construcción de estados entrelazados de tamaño gradualmente creciente, más confiable, más rápido y más eficiente que cualquier método anterior. Para nosotros, esto representa un hito que nos sitúa a una distancia asombrosa de las aplicaciones prácticas de los grandes estados entrelazados de las tecnologías cuánticas útiles. El nuevo enfoque se puede combinar con todas las fuentes comunes de pares de fotones, lo que significa que otros científicos también podrán utilizar el método.
Lea el estudio: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.150501
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Título del artículo
Generación escalable de estados de entrelazamiento multifotónico mediante retroalimentación activa y multiplexación
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