Fotones emitidos en un haz coherente de luz láser. Imagen: US Air Force. Fuente: Wikipedia.
La física cuántica se refiere a un mundo de cosas infinitamente pequeñas. Pero durante años, los investigadores de la Universidad de Ginebra (Suiza) han estado tratando de observar las propiedades de la física cuántica a una escala mayor, incluso macroscópica. En enero de 2011, se las arreglaron para "entrelazar cuánticamente" cristales, superando por tanto la dimensión atómica. Ahora, el equipo del profesor Nicolas Gisin ha conseguido entrelazar dos fibras ópticas, habitadas por 500 fotones.
A diferencia de anteriores experimentos que se llevaron a cabo con fibra óptica de un solo fotón, esta nueva hazaña (que ha sido publicada en Nature Physics) comienza a responder a una pregunta fundamental: ¿Pueden sobrevivir las propiedades cuánticas a nivel macroscópico?
Durante treinta años, los físicos han sido capaces de entrelazar pares de fotones (partículas de luz). Esto significa que una acción sobre la primera partícula tiene un impacto inmediato en la segunda, independientemente de la distancia y los obstáculos entre ellos. Es como si se tratara de un solo fotón presente en dos lugares diferentes.
Parece intuitivo pensar que las reglas de la física que se aplican a nivel atómico serían transferible al mundo macroscópico. Sin embargo, los intentos para demostrar esto no han sido fáciles. De hecho, cuando el tamaño de un sistema cuántico aumenta, interactúa más y más con su ambiente circundante, lo cual destruye rápidamente sus propiedades cuánticas. Este fenómeno, conocido como la decoherencia cuántica, es una de las limitaciones en la capacidad de los sistemas macroscópicos para retener sus propiedades cuánticas.
A diferencia de anteriores experimentos que se llevaron a cabo con fibra óptica de un solo fotón, esta nueva hazaña (que ha sido publicada en Nature Physics) comienza a responder a una pregunta fundamental: ¿Pueden sobrevivir las propiedades cuánticas a nivel macroscópico?
Durante treinta años, los físicos han sido capaces de entrelazar pares de fotones (partículas de luz). Esto significa que una acción sobre la primera partícula tiene un impacto inmediato en la segunda, independientemente de la distancia y los obstáculos entre ellos. Es como si se tratara de un solo fotón presente en dos lugares diferentes.
Parece intuitivo pensar que las reglas de la física que se aplican a nivel atómico serían transferible al mundo macroscópico. Sin embargo, los intentos para demostrar esto no han sido fáciles. De hecho, cuando el tamaño de un sistema cuántico aumenta, interactúa más y más con su ambiente circundante, lo cual destruye rápidamente sus propiedades cuánticas. Este fenómeno, conocido como la decoherencia cuántica, es una de las limitaciones en la capacidad de los sistemas macroscópicos para retener sus propiedades cuánticas.
De lo micro a lo macroscópico
A pesar de estas limitaciones, y gracias a los avances tecnológicos, científicos de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Ginebra pudieron entrelazar dos fibras ópticas pobladas por 500 fotones. Para ello, el equipo dirigido por Nicolas Gisin, profesor de la sección de Física, creó un entrelazamiento entre dos fibras ópticas a nivel microscópico antes de llevarlo a nivel macroscópico.
El estado entrelazado sobrevivió a la transición a un mundo de mayor escala y el fenómeno se puede observar incluso con los medios tradicionales de detección, es decir, prácticamente a simple vista.
Con el fin de verificar que el entrelazamiento había sobrevivido al mundo macroscópico, los físicos volvieron a llevar el fenómeno al nivel microscópico.
"Este primer experimento a gran escala abre el camino para muchas aplicaciones. El entrelazamiento a nivel macroscópico es una de las principales áreas de investigación en el campo de la física cuántica, y esperamos que se puedan entrelazar objetos cada vez más grandes en los próximos años", avanza el profesor Gisin en la nota de prensa de la Universidad, recogida por EurekAlert!.
A pesar de estas limitaciones, y gracias a los avances tecnológicos, científicos de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Ginebra pudieron entrelazar dos fibras ópticas pobladas por 500 fotones. Para ello, el equipo dirigido por Nicolas Gisin, profesor de la sección de Física, creó un entrelazamiento entre dos fibras ópticas a nivel microscópico antes de llevarlo a nivel macroscópico.
El estado entrelazado sobrevivió a la transición a un mundo de mayor escala y el fenómeno se puede observar incluso con los medios tradicionales de detección, es decir, prácticamente a simple vista.
Con el fin de verificar que el entrelazamiento había sobrevivido al mundo macroscópico, los físicos volvieron a llevar el fenómeno al nivel microscópico.
"Este primer experimento a gran escala abre el camino para muchas aplicaciones. El entrelazamiento a nivel macroscópico es una de las principales áreas de investigación en el campo de la física cuántica, y esperamos que se puedan entrelazar objetos cada vez más grandes en los próximos años", avanza el profesor Gisin en la nota de prensa de la Universidad, recogida por EurekAlert!.
Referencia bibliográfica:
N. Bruno, A. Martin, P. Sekatski, N. Sangouard, R. T. Thew, N. Gisin. Displacement of entanglement back and forth between the micro and macro domains. Nature Physics, 2013; DOI: 10.1038/nphys2681
N. Bruno, A. Martin, P. Sekatski, N. Sangouard, R. T. Thew, N. Gisin. Displacement of entanglement back and forth between the micro and macro domains. Nature Physics, 2013; DOI: 10.1038/nphys2681