Entrelazamiento cuántico en el macromundo - principal


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Se observó una fantasmal acción a distancia en superconductores suficientemente grandes como para que se los vea a simple vista

Enlazando las corrientes eléctricas de dos superconductores suficientemente grandes como para verlos a simple vista, los investigadores han extendido el dominio de los efectos cuánticos observados. Miles de millones de electrones que fluyen por los superconductores pueden exhibir colectvamente una extraña propiedad cuántica que se conoce como entrelazamiento, normalmente confinada al reino de las partículas, informan los científicos en el ejemplar del 24 de septiembre de Nature.

“Es un apasionante trabajo”, comenta el físico Steven Girvin de la Universidad de Yale. “La gente está interesada en ampliar los límites de la mecánica cuántica”.

El entrelazamiento es una de las consecuencias más extrañas de la mecánica cuántica. Tras interactuar en alguna forma, los objetos quedan misteriosamente vinculados, o entrelazados, de modo que lo que sucede a uno parece afectar al otro. Mayormente, los investigadores sólo han encontrado signos de entrelazamiento entre pequeñas partículas, como iones, átomos y fotones.

John Martinis, y sus colegas de la Universidad de California en Santa Barbara, buscaron lograr un entrelazamiento entre dos superconductores, los dos de un tamaño de menos de un milímetro. Estos circuitos superconductores de aluminio quedaron separados unos pocos milímetros sobre un chip electrónico. A bajas temperaturas, los electrones fluyen de forma colectiva por los superconductores, sin ser obstaculizados por la resistencia eléctrica.

A pesar de que los superconductores tienen, relativamente, un gran tamaño, los electrones en su interior se mueven juntos en forma coherente. “Tienen muy pocas partes móviles, por así decirlo”, comenta Girvin, que ayudó a los científicos a observar las evidencias del entrelazamiento. “Es un hecho general que cuanto más grande es un objeto más clásico es su comportamiento y más difícil ver los efectos mecánicocuánticos”.

En el nuevo estudio, los investigadores utilizaron un pulso de microondas para entrelazar las corrientes eléctricas de los superconductores. Si las corrientes se vinculaban mecanocuánticamente, una corriente fluiría en el sentido de las agujas del reloj en el momento de la medida (a la que se le asignó el valor 0), mientras que la otra fluiría en sentido antihorario en el momento de la medición (a la que se le asignó el valor 1), dijo Martinis. Por el otro lado, las direcciones de las corrientes serían completamente independientes si estuviesen bajo las reglas de la física cotidiana y clásica.

Tras el intento de entrelazar los circuitos superconductores, Martinis y su equipo midieron la dirección de las corrientes 34,1 millones de veces. Cuando una corriente fluía en sentido horario (medida como cero), el equipo halló que la otra fluía en sentido antihorario (medida como uno) con una muy alta probabilidad. Esto indica que estaban enlazados de una forma que sólo se puede explicar con la mecánica cuántica.

“Tiene que estar en este extraño estado cuántico para lograr estas particulares probabilidades que medimos”, dice Martinis. “Los porcentajes de esas cosas diferentes no son algo que se puede predecir de forma clásica”.

El hallazgo de entrelazamiento entre superconductores es “un muy importante hito”, comenta Anthony Leggett de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. Este nuevo estudio parece ser una prueba no ambigüa de entrelazamiento, dijo.

Estos superconductores entrelazados se podrían usar como componentes en un poderoso ordenador cuántico, dice Leggett. “Hay mucho interés en la posibilidad de construir un computador cuántico”, y este tipo de sistemas puede ser muy bueno para ese fin, comenta.

Martinis dice que la tecnología que se usa para construir circuitos eléctricos avanzados también se puede usar para hacer circuitos cuánticos. “La esperanza es que dado que sabemos cómo disponer circuitos en formas complejas, puede ser que logremos fabricar circuitos cuánticos muy complejos de la misma forma”.

Advierte que, sin embargo, está muy lejos que se logre hacer un buen ordenador cuántico. Los investigadores tienen que encontrar la forma de que los circuitos superconductores entrelazados duren más tiempo. Y un buen ordenador cuántico requerirá más que dos circuitos. Martinis dice que su grupo intentará entrelazar tres y cuatro de estos circuitos próximamente.

Además de aportar avances tecnológicos, el nuevo resultado se agrega al debate sobre dónde está ubicada la línea que separa la mecánica cuántica y la física cotidiana que gobierna los fenómenos a gran escala. Los investigadores quieren saber cuán lejos puede llegar la extrañeza cuántica.

“Es interesante probar la mecánica cuántica a gran escala”, dice Girvin. “¿Parecen clásicas las cosas a gran escala porque hay algo equivocado en la mecánica cuántica? Personalmente creo que está equivocada, pero uno nunca sabe”.

Fuente: Science News. Aportado por Eduardo J. Carletti


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