La mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, un \u00e1rea contraintuitiva que desaf\u00eda la l\u00f3gica que rige las interacciones en el mundo macrosc\u00f3pico de la f\u00edsica cl\u00e1sica, describe el comportamiento de la materia y de la luz a escala at\u00f3mica y subat\u00f3mica. Una de sus propiedades m\u00e1s peculiares y, al mismo tiempo, determinantes es el entrelazamiento cu\u00e1ntico. En este estado, dos (o m\u00e1s) part\u00edculas se comportan como si fuesen una entidad \u00fanica, entrelazada, aunque se encuentren separadas por cualquier distancia. El resultado de las mediciones efectuadas en una part\u00edcula se correlaciona con el valor obtenido para la otra.<\/p>\n
Un art\u00edculo publicado a principios del mes de marzo en la revista cient\u00edfica Physical Review Letters<\/em> indica que es posible determinar si un sistema compuesto por dos part\u00edculas de luz (fotones) est\u00e1 entrelazado, incluso si se realizan mediciones de tan solo una de dichas part\u00edculas. En el referido trabajo se presentaron un m\u00e9todo experimental y los conceptos te\u00f3ricos que permiten realizar este tipo de mediciones.<\/p>\n El estudio estuvo coordinado por el f\u00edsico austr\u00edaco Anton Zeilinger, de la Universidad de Viena, uno de los tres galardonados con el Premio Nobel de F\u00edsica de 2002 por sus investigaciones en el campo del entrelazamiento cu\u00e1ntico. La f\u00edsica Gabriela Barreto Lemos, de la Universidad Federal de R\u00edo de Janeiro (UFRJ), quien realiz\u00f3 una pasant\u00eda posdoctoral en el grupo de Zeilinger durante la d\u00e9cada pasada, es la autora principal del estudio. \u201cNuestro m\u00e9todo es \u00fatil para aplic\u00e1rselo en situaciones en que, por alg\u00fan motivo, no hay un detector disponible o eficaz para medir el estado de una de las part\u00edculas entrelazadas\u201d, comenta Barreto Lemos.<\/p>\n El entrelazamiento es un fen\u00f3meno tan espectacular como fr\u00e1gil. La conexi\u00f3n misteriosa que mantiene correlacionadas a dos part\u00edculas, como fotones o electrones, por ejemplo, puede deshacerse debido a interacciones con las m\u00e1s diversas variables del ambiente, tales como fluctuaciones de la temperatura, la acci\u00f3n de otras part\u00edculas o perturbaciones mec\u00e1nicas. Por eso es importante tener la certeza de que, en efecto, existe el entrelazamiento en los sistemas creados por el hombre en el mundo real, fuera de las condiciones te\u00f3ricas ideales. \u201cLos resultados de esta nueva investigaci\u00f3n pueden ser de utilidad, por ejemplo, para el desarrollo de protocolos de certificaci\u00f3n de sistemas de criptograf\u00eda cu\u00e1ntica\u201d, dice el f\u00edsico Roberto Serra, de la Universidad Federal del ABC (UFABC), quien no particip\u00f3 en el estudio.<\/p>\n El primer paso del trabajo experimental dirigido por el f\u00edsico austr\u00edaco y la brasile\u00f1a consiste en el uso de dos fuentes id\u00e9nticas, que constan de un l\u00e1ser y un cristal, para producir fotones. Cada fuente genera en distintos momentos un par de fotones, alfa y beta, que exhiben una propiedad fundamental de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica conocida como superposici\u00f3n de estados. Es decir, cada part\u00edcula se encuentra, simult\u00e1neamente, en dos estados diferentes hasta que se efect\u00faa sobre ella una medici\u00f3n. Cuando esto ocurre, la part\u00edcula asume uno de los estados posibles.<\/p>\n En el experimento, esta superposici\u00f3n significa que cada par de fotones, independientemente de que haya sido generado por la primera o la segunda fuente, se comporta como si hubiera sido originado por ambos cristales. El fot\u00f3n alfa procedente de la segunda fuente presenta propiedades cu\u00e1nticas id\u00e9nticas y se propaga por el mismo camino recorrido por el alfa emitido por el primer cristal. La situaci\u00f3n del fot\u00f3n beta es levemente diferente. Dependiendo de d\u00f3nde haya sido generado, si en la primera o en la segunda fuente, cada part\u00edcula beta, pese de su inmensa similitud, se propaga siguiendo un trayecto distinto. Estos dos recorridos dispares pueden combinarse mediante un dispositivo \u00f3ptico para generar un patr\u00f3n de ondas caracter\u00edstico que puede observarse en un detector.<\/p>\n Este patr\u00f3n es el registro de lo que se denomina interferencia cu\u00e1ntica y, en el experimento, es el resultado de la combinaci\u00f3n de los posibles caminos que pueden recorrer los fotones beta generados en la primera o en la segunda fuente. Sirve para confirmar si el sistema est\u00e1 entrelazado y cu\u00e1l es el grado de esta correlaci\u00f3n: fuerte, mediana o d\u00e9bil. La respuesta se obtiene sin que se haya detectado ning\u00fan fot\u00f3n alfa. \u201cEl uso del patr\u00f3n de interferencia cu\u00e1ntica para comprobar si en el sistema hay entrelazamiento es una idea genial\u201d, dice el f\u00edsico Marcelo Martinelli, de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP), quien no intervino en el estudio.<\/p>\n Este enfoque solo es posible gracias a la naturaleza dual de la luz, que, al mismo tiempo, es una part\u00edcula y tambi\u00e9n una onda. En el experimento de Barreto Lemos y Zeilinger, la combinaci\u00f3n de dos posibles trayectorias para el fot\u00f3n beta da lugar a un nuevo patr\u00f3n de onda. Con base en las propiedades de la onda original del fot\u00f3n beta, esta interacci\u00f3n, o interferencia, para usar la jerga t\u00e9cnica de los f\u00edsicos, puede generar una onda final mayor, amplificada, o menor, reducida o incluso inexistente. Este fen\u00f3meno cu\u00e1ntico es similar a las oscilaciones que se generan cuando se lanza una piedra sobre la superficie de un espejo de agua, que al interactuar, pueden amplificar o anular las ondas iniciales.<\/p>\n \u201cEn este nuevo trabajo, utilizamos un abordaje similar al que empleamos en un estudio de 2014 que gener\u00f3 la imagen de un objeto sin utilizar las part\u00edculas de luz que hab\u00edan entrado en contacto con \u00e9l\u201d, relata Barreto Lemos. En el estudio realizado hace nueve a\u00f1os, tambi\u00e9n junto al equipo de Zeilinger y publicado en la revista Nature<\/em>, los f\u00edsicos generaron un par de fotones entrelazados, uno con longitud de onda infrarroja y otro correspondiente al color rojo (lea en <\/em>Pesquisa FAPESP, edici\u00f3n n\u00ba 224<\/em><\/a>). Tan solo los fotones infrarrojos interactuaron con la silueta de un gato recortada de un trozo de cartulina. Sin embargo, los detectados fueron los fotones de color rojo y estos reprodujeron la imagen del felino. Al hallarse entrelazados, los fotones infrarrojos, que nunca fueron detectados, \u201ctransmitieron\u201d la informaci\u00f3n sobre la imagen a sus hom\u00f3logos de color rojo.<\/p>\n Art\u00edculos cient\u00edficos
\n<\/strong>LEMOS, G. B. et al<\/em>. One-photon measurement of two-photon entanglement<\/a>. Physical Review Letters<\/strong>. v. 130, n. 9. 3 mar. 2023.
\nLEMOS, G. B. et al<\/em>. Quantum imaging with undetected photons<\/a>. Nature<\/strong>. v. 512, n. 7515. 28 ago. 2014.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Este abordaje fue concebido por una cient\u00edfica brasile\u00f1a en el marco de un trabajo realizado con el ganador del Premio Nobel de F\u00edsica de 2022","protected":false},"author":13,"featured_media":482687,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[304],"coauthors":[101],"class_list":["post-482686","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-ciencia-es","tag-fisica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/482686","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/13"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=482686"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/482686\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":483150,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/482686\/revisions\/483150"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/482687"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=482686"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=482686"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=482686"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=482686"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}