{"id":88965,"date":"2009-10-01T00:00:00","date_gmt":"2009-10-01T00:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/2009\/10\/01\/colores-enmaranados\/"},"modified":"2016-04-20T15:01:50","modified_gmt":"2016-04-20T18:01:50","slug":"colores-enmaranados","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/colores-enmaranados\/","title":{"rendered":"Colores enmara\u00f1ados"},"content":{"rendered":"

\"\"EDUARDO CESAR<\/span>Un esbozo de la red de circuitos internos que podr\u00e1 ocupar el lugar de los chips<\/em> de silicio y convertirse en el coraz\u00f3n de una computadora cu\u00e1ntica muestra ahora contornos m\u00e1s concretos, merced a un experimento in\u00e9dito llevado a cabo en el Instituto de F\u00edsica de la Universidad de S\u00e3o Paulo (IF-USP). Un equipo integrado \u00fanicamente por brasile\u00f1os y coordinado por los f\u00edsicos Paulo Nussenzveig y Marcelo Martinelli, del IF-USP, mont\u00f3 un sistema con el cual fue posible crear \u2013y hasta cierto punto controlar\u2013 el fen\u00f3meno del enmara\u00f1ado cu\u00e1ntico entre tres haces de luz de distintas longitudes de onda. Uno de los haces era verde y estaba en la porci\u00f3n visible del espectro y los otros dos se ubicaban en el campo del infrarrojo cercano, que no puede verse a simple vista. Hasta ese momento, lo m\u00e1ximo que otros grupos de cient\u00edficos hab\u00edan logrado era entrelazar cu\u00e1nticamente dos haces de luz de colores distintos o varios de la misma frecuencia. “El enmara\u00f1ado de haces de tres colores puede ser \u00fatil en el futuro para la construcci\u00f3n de computadoras cu\u00e1nticas”, comenta Nussenzveig. “En teor\u00eda, podr\u00edamos montar una red con componentes cu\u00e1nticos que operase en distintas frecuencias”. Este trabajo fue publicado el d\u00eda 17 del mes pasado en Science Express, la versi\u00f3n online<\/em> de la revista cient\u00edfica americana Science.<\/em><\/p>\n

Adem\u00e1s de demostrar la factibilidad del enmara\u00f1ado tricolor, el estudio pionero de los brasile\u00f1os aport\u00f3 una segunda buena noticia. Los f\u00edsicos constataron que este tipo de entrelazamiento puede originar un sistema \u00f3ptico relativamente robusto, que no se desvanece tan f\u00e1cilmente como los otros modelos m\u00e1s simples de enmara\u00f1ado. Al fin y al cabo, nadie quiere tener una PC cu\u00e1ntica que sea inestable por naturaleza. Alterando ligeramente la intensidad de los haces empleados en el experimento, lograron modular el grado de entrelazamiento entre los fotones (las part\u00edculas de luz) del sistema. Observaron tambi\u00e9n que el fen\u00f3meno descrito t\u00e9cnicamente como muerte s\u00fabita del enmara\u00f1ado, detectado hasta ahora solamente en sistemas m\u00e1s elementales, tambi\u00e9n surg\u00eda cuando disminu\u00edan la intensidad de los haces de luz por debajo de un cierto nivel. La energ\u00eda del haz de l\u00e1ser verde usado para iniciar el experimento en la USP es peque\u00f1a, pero nada desde\u00f1able: del orden de los 50 milivatios, diez veces mayor que la empleada en algunas punteros de l\u00e1ser.<\/p>\n

Adem\u00e1s de Nussenzveig y Martinelli, el equipo de investigadores que hizo el trabajo incluye a los alumnos de posgrado Ant\u00f4nio Sales Coelho y Felippe A. Silva Barbosa, todos del IF-USP, y a los f\u00edsicos Kati\u00fascia Cassemiro y Alessandro Villar, actualmente en el Instituto Max Planck para la Ciencia de la Luz, en Alemania. El estudio que redund\u00f3 en el enmara\u00f1amiento tricolor forma parte de las investigaciones llevadas adelante en el Instituto Nacional de Ciencia y Tecnolog\u00eda en Informaci\u00f3n Cu\u00e1ntica (INCT-IQ), coordinado por Amir Ordacgi Caldeira, de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp). Este instituto es una iniciativa del Ministerio de Ciencia y Tecnolog\u00eda (MCT), a trav\u00e9s del Consejo Nacional de Desarrollo Cient\u00edfico y Tecnol\u00f3gico (CNPq), en colaboraci\u00f3n con la FAPESP.<\/p>\n

Como todo fen\u00f3meno cu\u00e1ntico, el enmara\u00f1amiento no puede explicarse seg\u00fan las leyes de la f\u00edsica cl\u00e1sica. Forma parte de un mundo con reglas propias, extra\u00f1as a la comprensi\u00f3n de la realidad macrosc\u00f3pica y que seducen con aquello que los legos denominan telepat\u00eda. Previsto en la d\u00e9cada de 1930 y comprobado experimentalmente d\u00e9cadas m\u00e1s tarde,\u00a0 el enmara\u00f1ado cu\u00e1ntico deja una impronta t\u00edpica en un sistema. Si dos o m\u00e1s part\u00edculas \u2013\u00e1tomos, electrones o fotones, como en el experimento de la USP\u2013 est\u00e1n conectados de una manera tan \u00edntima que las modificaciones sufridas por algunas de \u00e9stas tambi\u00e9n se manifiestan en las propiedades de las otras, independientemente de estar separadas por nan\u00f3metros de distancia o por el Oc\u00e9ano Atl\u00e1ntico, forman un sistema con las caracter\u00edsticas del enmara\u00f1ado cu\u00e1ntico. Al prever la posibilidad del entrelazamiento, Albert Einstein dijo que el misterioso fen\u00f3meno era dotado de una “fantasmag\u00f3rica acci\u00f3n a distancia”.<\/p>\n

Desde el punto de vista aplicado, estas correlaciones entre las part\u00edculas enmara\u00f1adas pueden explotarse de manera tal de crear los llamados bits cu\u00e1nticos o qubits que, te\u00f3ricamente, podr\u00edan expandir enormemente la capacidad de las computadoras para almacenar, procesar, criptografiar y transmitir informaci\u00f3n. El problema es que el entrelazamiento es un fen\u00f3meno fr\u00e1gil, cuyos efectos pueden desaparecer debido a \u00ednfimas interferencias del ambiente. Los cient\u00edficos suelen optar por los fotones para construir sistemas enmara\u00f1ados, en lugar de \u00e1tomos u otras part\u00edculas elementales, pues la luz puede transmitirse v\u00eda fibra \u00f3ptica o incluso por aire sin perder los efectos del entrelazamiento.<\/p>\n

\"\"

IF-USP<\/span>Cristal (en azul<\/em>) \u201csujeta\u201d cu\u00e1nticamente los tres haces de luz de colores diferentes IF-USP<\/span><\/p><\/div>\n

Para crear el sistema descrito en Science, los investigadores montaron un sistema denominado oscilador param\u00e9trico \u00f3ptico (OPO). Se trata de un dispositivo que permite bombear con un haz de luz (l\u00e1ser) verde un sistema compuesto de un cristal especial ubicado entre dos espejos. El enmara\u00f1ado surge cuando el haz de luz verde atraviesa el cristal. En ese momento se produce la conversi\u00f3n de fotones verdes en pares de fotones en el infrarrojo, de dos frecuencias distintas (vea la ilustraci\u00f3n<\/em>). “El cristal ‘sujeta’ los tres haces de luz, y crea el enmara\u00f1ado”, explica Martinelli. Por \u00faltimo, los nuevos haces de luz producidos, junto al haz restante de luz verde, son reorientados hacia subsistemas de espejos utilizados para medir sus propiedades. “En nuestro experimento hay tantos fotones enmara\u00f1ados que no es posible contarlos”, dice Nussenzveig.<\/p>\n

Hace cuatro a\u00f1os, el grupo de la USP hab\u00eda tenido \u00e9xito en crear el entrelazamiento cu\u00e1ntico con tan s\u00f3lo dos haces de luz. Al a\u00f1o siguiente, los f\u00edsicos publicaron un art\u00edculo previendo la posibilidad de enmara\u00f1ar un tr\u00edo de haces, cosa que ahora han demostrado experimentalmente que es posible. Pero no fue un proceso f\u00e1cil. Cuando empezaron a hacer las tentativas de crear el enmara\u00f1amiento tricolor, se depararon con un problema frecuente en la ciencia: los resultados pr\u00e1cticos no coincid\u00edan con las proyecciones te\u00f3ricas. Exist\u00eda una fuente de contaminaci\u00f3n que dificultaba el registro del enmara\u00f1ado. “Hab\u00eda un ruido de la luz que era intr\u00ednseco al sistema, de naturaleza cu\u00e1ntica”, dice Martinelli. “Pero hab\u00eda otro tipo de ruido malo, que obstaculizaba las mediciones”. Necesitaban entender el origen de la interferencia y eliminarla del sistema.<\/p>\n

En los experimentos con el oscilador param\u00e9trico \u00f3ptico, los f\u00edsicos trabajan usualmente a temperatura ambiente. Sin embargo, esa estrategia no funcionaba en la busca del entrelazamiento de tres haces diferentes de luz. Los investigadores descubrieron que, en ese caso, era necesario enfriar el cristal por debajo de una temperatura para retirar el ruido indeseable del sistema. El calor del ambiente, superior a los 20\u00b0C, hac\u00eda que el cristal vibrase y produc\u00eda interferencias. La salida fue mantener el cristal a -23\u00b0C y as\u00ed se crearon las condiciones para que el entrelazamiento pudiese medirse de manera satisfactoria.<\/p>\n

Resulta interesante notar que la investigaci\u00f3n brasile\u00f1a ha efectuado contribuciones importantes al estudio del enmara\u00f1ado cu\u00e1ntico. Adem\u00e1s del equipo de Nussenzveig y Martinelli, otros grupos de investigaci\u00f3n publicaron art\u00edculos en peri\u00f3dicos de renombre internacional. En abril de 2006, el grupo de Luiz Davidovich, de la Universidad Federal del R\u00edo de Janeiro (UFRJ), realiz\u00f3 la primera medici\u00f3n directa del enmara\u00f1ado cu\u00e1ntico de part\u00edculas y public\u00f3 el logro en la revista cient\u00edfica brit\u00e1nica Nature. En abril de 2007, el mismo equipo mostr\u00f3 en las p\u00e1ginas de Science de qu\u00e9 manera ocurr\u00eda el fen\u00f3meno de la muerte s\u00fabita del enmara\u00f1ado. “Existen varios grupos nacionales, te\u00f3ricos y experimentales, que est\u00e1n realizando trabajos en la frontera del conocimiento”, afirma Davidovich. “Y tienen una caracter\u00edstica interesante: est\u00e1n distribuidos en varios estados de Brasil e interact\u00faan entre ellos.”<\/p>\n

El proyecto<\/strong>
\nInstituto Nacional de Ciencia y Tecnolog\u00eda en Informaci\u00f3n Cu\u00e1ntica (INCT-IQ) (n\u00ba\u00a008\/57856-6<\/a>);\u00a0Modalidad\u00a0<\/strong>Programa Institutos Nacionales de Ciencia y Tecnolog\u00eda del MCT\/ CNPq\/ FAPESP;\u00a0Coordinador\u00a0<\/strong>Amir Ordacgi Caldeira \u2013 Unicamp;\u00a0Inversi\u00f3n\u00a0<\/strong>R$ 1,5 millones (FAPESP) – Para grupos de investigaci\u00f3n de S\u00e3o Paulo<\/p>\n

Art\u00edculo cient\u00edfico
\n<\/em>COELHO, A.S. et al<\/em>. Three-color entanglement<\/a>. Science Express<\/strong>. Publicado on-line en 17 set. 2009.<\/p>\n

 <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Grupo obtiene el entrelazamiento cu\u00e1ntico entre tres haces de luz","protected":false},"author":13,"featured_media":0,"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-88965","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es","tag-fisica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/88965","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=88965"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/88965\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=88965"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=88965"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=88965"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=88965"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}