El entrelazamiento cuántico es uno de los fenómenos más extraños que se observan cuando las cosas se ponen pequeñas, o dentro del reino cuántico. Cuando dos o más partículas se unen de cierta manera, sin importar qué tan lejos estén en el espacio, sus estadospermanecen vinculados. Eso significa que comparten un estado cuántico unificado común. Por lo tanto, las observaciones de una de las partículas pueden proporcionar automáticamente información sobre las otras partículas entrelazadas, independientemente de la distancia entre ellas. Y cualquier acción sobre una de estas partículas afectará invariablemente alotros en el sistema enredado.
¿Quién descubrió el entrelazamiento cuántico?
Los físicos desarrollaron las ideas fundamentales detrás del entrelazamiento mientras trabajaban en la mecánica del mundo cuántico en las primeras décadas del siglo XX. Descubrieron que para describir adecuadamente los sistemas subatómicos, tenían que usar algo llamado estado cuántico.
En el mundo cuántico, nunca se sabe nada con certeza; por ejemplo, nunca se sabe exactamente dónde está un electrón en un átomo está ubicado, solo donde está podría be. Un estado cuántico resume la probabilidad de medir una determinada propiedad de una partícula, como su posición o momento angular. Entonces, por ejemplo, el estado cuántico de un electrón describe todos los lugares en los que podría encontrarlo, junto con las probabilidadesde encontrar el electrón en esos lugares.
Otra característica de los estados cuánticos es que pueden correlacionarse con otros estados cuánticos, lo que significa que las mediciones de un estado pueden afectar al otro. En un artículo de 1935, Albert Einstein, Boris Podolsky y Nathan Rosen examinaron qué tan fuertemente correlacionados interactuarían los estados cuánticosEncontraron que cuando dos partículas están fuertemente correlacionadas, pierden sus estados cuánticos individuales y en su lugar comparten un solo estado unificado. Otra forma de pensar es que un solo "contenedor" matemático puede describir todas las partículas simultáneamente, independientementede sus propiedades individuales. Este estado unificado se conocería como entrelazamiento cuántico.
Descubrieron que si dos partículas están entrelazadas, lo que significa que sus estados cuánticos están fuertemente correlacionados y se unifican, entonces las mediciones de una de las partículas influyen automáticamente en la otra, sin importar qué tan lejos estén las partículas entre sí, según Enciclopedia de Filosofía de Stanford .
El primer físico en utilizar la palabra "entrelazamiento" fue Erwin Schrödinger, uno de los fundadores de mecánica cuántica . Describió el entrelazamiento como el aspecto más esencial de la mecánica cuántica, diciendo que su existencia es una desviación completa de las líneas de pensamiento clásicas.
¿Qué es la paradoja EPR?
Como descubrieron Einstein, Podolsky y Rosen, el entrelazamiento parece instantáneo: una vez que se tiene conocimiento de un estado cuántico, se conoce automáticamente el estado cuántico de cualquier partícula entrelazada. En principio, se pueden colocar dos partículas entrelazadas en los extremos opuestos de la galaxia ytodavía tengo este conocimiento instantáneo, que parece violar el límite de la velocidad de la luz.
Este resultado se conoce como la paradoja EPR abreviatura de Einstein, Podolsky y Rosen, según la American Physical Society - un efecto que Einstein denominó "acción espeluznante a distancia". Usó la paradoja como evidencia de que la teoría cuántica era incompleta. Pero los experimentos han confirmado repetidamente que las partículas entrelazadas se influyen entre sí independientemente de la distancia, y la mecánica cuántica permanece verificada a este respecto.día.
No existe una resolución generalmente aceptada para la paradoja. Sin embargo, aunque los sistemas entrelazados no mantienen la localidad lo que significa que una parte de un sistema entrelazado puede influir inmediatamente en una partícula lejana, respetan la causalidad, lo que significa que los efectos siempre tienen causas.El observador en la partícula lejana no sabe si el observador local ha perturbado el sistema enredado, y viceversa. Deben intercambiar información entre sí no más rápido que la velocidad de la luz para confirmar.
En otras palabras, los límites impuestos por la velocidad de la luz aún se mantienen con los sistemas entrelazados. Si bien es posible que conozca el estado de una partícula distante, no puede comunicar esta información más rápido que la velocidad de la luz.
¿Cómo se crea el entrelazamiento cuántico?
Hay muchas formas de entrelazar partículas. Un método es enfriar las partículas y colocarlas lo suficientemente cerca como para que sus estados cuánticos que representan la incertidumbre en la posición se superpongan, haciendo imposible distinguir una partícula de la otra.
Otra forma es confiar en algún proceso subatómico, como la desintegración nuclear, que produce automáticamente partículas entrelazadas. según NASA , también es posible crear pares de fotones entrelazados, o partículas de luz, ya sea dividiendo un solo fotón y generando un par de fotones en el proceso, o mezclando pares de fotones en un cable de fibra óptica.
¿Para qué se puede utilizar el entrelazamiento cuántico?
Quizás la aplicación más utilizada del entrelazamiento cuántico es la criptografía. Según la revista Caltech , en este escenario, un remitente y un receptor construyen un enlace de comunicación seguro que incluye pares de partículas entrelazadas. El remitente y el receptor usan las partículas entrelazadas para generar claves privadas, conocidas solo por ellos, que pueden usar para codificar sus mensajes.Si alguien intercepta la señal e intenta leer las claves privadas, el entrelazamiento se rompe, porque la medición de una partícula entrelazada cambia su estado. Eso significa que el remitente y el receptor sabrán que sus comunicaciones se han visto comprometidas.
Otra aplicación del entrelazamiento es la computación cuántica, en la que se entrelazan un gran número de partículas, lo que les permite trabajar en conjunto para resolver algunos problemas grandes y complejos. Por ejemplo, una computadora cuántica con solo 10 qubits bits cuánticos puede representarla misma cantidad de memoria que 2 ^ 10 bits tradicionales.
¿Qué es la teletransportación por entrelazamiento cuántico?
Contrariamente al uso habitual de la palabra "teletransportación", la teletransportación cuántica no implica el movimiento o la traducción de las partículas en sí. En cambio, en la teletransportación cuántica, la información sobre un estado cuántico se transporta a grandes distancias y se replica en otro lugar. según Nature News .
Es mejor pensar en la teletransportación cuántica como la versión cuántica de la comunicación tradicional.
Primero, un emisor prepara una partícula para que contenga la información es decir, el estado cuántico que desea transmitir. Luego, combina este estado cuántico con una de un par de partículas entrelazadas. Esto provoca un cambio correspondiente en la otra entrelazadapar, que puede estar sentado a una distancia arbitraria.
El receptor registra entonces el cambio en la pareja entrelazada de la pareja. Finalmente, el emisor debe transmitir, a través de canales normales es decir, limitados por la velocidad de la luz, el cambio original realizado en la pareja entrelazada. Esto permite al receptorpara reconstruir el estado cuántico en la nueva ubicación.
Esto puede parecer mucho trabajo para transmitir una miserable pieza de información, pero la teletransportación cuántica permite una comunicación completamente segura. Si un fisgón intercepta la señal, romperá el enredo, que se revelaría cuando el receptor compare el tradicionalseñal de los cambios realizados en el par entrelazado.
Más información :
- MIT tiene un gran explicador en: ¿Qué es una computadora cuántica?
- Conozca todos los usos modernos del entrelazamiento cuántico en esta página de la Universidad de Waterloo .