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» » Creando un vacío cuántico "exprimido"

Basándose en un nuevo método de detección, se puede acceder a unas mediciones, previamente inalcanzables, de gases atómicos.

La teoría cuántica es conocida por sus peculiares conceptos que parecen contradecir los principios fundamentales de la física tradicional. Los investigadores de la Universidad de Heidelberg han logrado crear un estado especial cuántico entre dos gases mesoscópicos de aproximadamente 500 átomos. El estado es conocido como vacío "exprimido", en el cual la medición de un gas afecta a los resultados de medición del otro. Para producir estos resultados, el equipo, dirigido por el profesor Dr. Markus Oberthaler, en el Instituto de Física de Kirchhoff, tuvieron que desarrollar una nueva técnica de detección para medir los valores de los gases atómicos que antes eran imposibles de obtener. Los resultados de su investigación han sido publicados en la revista "Nature".

El estado cuántico observado por los investigadores de Heidelberg ha resultado de gran interés, ya que fue planteado por primera vez en 1935 por Einstein, Podolsky y Rosen (EPR) como experimento mental. Los tres investigadores querían usarlo para demostrar que la mecánica cuántica no es consistente con la realidad local de los sistemas físicos que se experimentan de manera observable. La paradoja EPR se refiere a dos sistemas en un estado de entrelazamiento cuántico, donde la medición de un sistema efecta de forma instantánea a los resultados de la medición sobre el otro (un hecho incomprensible en nuestra forma tradicional de pensar, donde las leyes físicas existen independientemente de si los sistemas son o no observados).

El avance de este estado cuántico descubierto y creado por el profesor Oberthaler y su equipo, se encuentra en el entrelazamiento cuántico de las variables continuas. Esto significa que, en principio, las mediciones individuales de los dos gases producen al azar muchos valores diferentes. Sin embargo, después de medir un gas, todas las demás medidas del segundo gas entrelazado pueden predecirse con exactitud. Para crear y detectar un vacío cuántico "exprimido", con sus características únicas, en el laboratorio, los investigadores trabajaron con el condensado Bose-Einstein. Este condensado es un estado de agregación extrema de un sistema de partículas indistinguibles, la mayoría de los cuales están en el mismo estado cuántico. El condensado utilizado estaba compuesto de átomos de rubidio, enfriados a una temperatura ultra-fría de 0,000.000.1 Kelvin sobre el cero absoluto.

"La configuración del experimento debía ser extraordinariamente estable, desde que tomamos las mediciones de forma continua en una fila durante varios días, para recoger los datos suficientes y comprobar la generación de un entrelazamiento cuántico", explicaba el profesor Oberthaler. Para ello, los investigadores tuvieron que garantizar la estabilidad de los campos magnéticos que son unas 10.000 veces más pequeños que el campo magnético de la tierra. También era necesario detectar un gas formado por 500 átomos, con una tolerancia de error de menos de ocho átomos, ya que las fluctuaciones del número de partículas sirvió como señal para una generación con éxito de un entrelazamiento. Según el profesor Oberthaler, "normalmente no se quiere ruido en los experimentos, pero en nuestras investigaciones, con un examen tan cuidadoso de los ruidos, lo que en realidad demostramos fue la presencia de un entrelazamiento cuántico". El desafío para el equipo de Heidelberg fue llegar a suprimir el ruido técnico lo suficiente para permitir que dominara el ruido cuántico.

Prof. Oberthaler y sus colegas esperan no sólo que los resultados de la investigación conduzcan a una aplicación precisa de interferometría atómica, sino también que sus resultados se vean como un paso importante en la investigación de las cuestiones fundamentales del entrelazamiento de partículas masivas en la mecánica cuántica.

  • Referencia: AlphaGalileo.org, 2 de diciembre 2011 en ,
  • Fuente: Universidad de Heidelberg .
  • Información bibliográfica: C. Gross, H. Strobel, E. Nicklas, T. Zibold, N. Bar-Gill, G. Kurizki and M.K. Oberthaler: Atomic homodyne detection of continuous-variable entangled twin-atom states. Nature online, 30 November 2011, doi: 10.1038/nature10654 .

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Editor del blog Pedro Donaire

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