El descubrimiento del entrelazamiento cuántico puede conducir a un gran avance en la medición de eventos ultrarrápidos

En un artículo histórico de 1935, Albert Einstein, Boris Podolsky y Nathan Rosen publicaron lo que se convirtió en el primer vistazo a uno de los aspectos verdaderamente extraños del mundo cuántico: lo que los físicos ahora llaman Cuántico enredo, Un fenómeno que parece sugerir que faltan partes en nuestra imagen más amplia de la realidad.

El problema principal abordó la observación de que el estado cuántico de cualquier partícula en un grupo que comparte interacciones entre sí no se puede describir de forma independiente, independientemente del estado de las otras partículas. Quizás lo más intrigante es que la misteriosa naturaleza entrelazada de estas interacciones parecía persistir incluso cuando las partículas estaban separadas a grandes distancias, un fenómeno que Einstein denominó «acción espeluznante a distancia».

«Así que uno lleva a uno a la conclusión», los físicos escribió en ese momento«La descripción de la realidad dada por una función de onda no es completa».

El enredo es un componente esencial de Mecánica cuántica Esto está ausente en la mecánica clásica. Si bien sigue siendo un misterio, los estudios que lo involucran ocasionalmente han llevado a conocimientos únicos sobre la naturaleza del mundo cuántico.

Este fue el caso reciente de un equipo de investigadores de la Universidad de Purdue, quienes dijeron que habían logrado generar una nueva fuente de luz generada por imágenes entrelazadas, que podría ayudar a medir eventos ultrarrápidos. El método ideado por los investigadores se basó en generar fotones entrelazados en longitudes de onda sin una fuente natural, que caen dentro de las porciones ultravioleta extremas del espectro.

En su artículo, publicado recientemente en investigación de revisión física, El equipo propuso generar pares de fotones cuánticos entrelazados en el régimen ultravioleta extremo en mediciones de attosegundos, es decir, 1×10−18 de segundo.

Según el coautor del estudio, el Dr. Niranjan Shivaram, profesor asociado de física y astronomía en el Instituto Purdue de Ciencia e Ingeniería Cuánticas, dijo que los fotones entrelazados que estudió el equipo están «garantizados para llegar a una ubicación específica en un período muy corto de attosegundos». siempre y cuando viajen la misma distancia».

Según Shivaram, las correlaciones de latencia observadas con la nueva producción de estas partículas de luz les permiten ayudar a medir eventos ultrarrápidos.

«Una aplicación importante en la medición de attosegundos», Shivaram dijo en un comunicadoque permite a los investigadores «empujar los límites de la medición de los fenómenos de escala de tiempo más cortos».

Shivaram agrega: «Esta fuente de fotones entrelazados también se puede utilizar en imágenes cuantitativas y espectroscopia, donde se ha demostrado que los fotones entrelazados mejoran la capacidad de obtener información, pero ahora en XUV e incluso en longitudes de onda de rayos X».

Los autores del estudio señalan que comprender los electrones y su papel en el comportamiento de los átomos es clave para comprender el momento de tales eventos. Los electrones se mueven en escalas de tiempo que ocurren en attosegundos, como ocurre con los fotones en su estudio, y en femtosegundos (una cuadrillonésima de segundo). Para comprender los electrones, se requiere que los físicos puedan medir su movimiento en escalas de tiempo tan notablemente cortas.

En última instancia, el equipo de investigación Shivaram de Purdue tiene una amplia gama de aplicaciones, incluido el desarrollo de métodos para controlar electrones para diseñar reacciones químicas, junto con la producción de nuevos materiales únicos e incluso nuevas nanotecnologías innovadoras.

“Las posibilidades de descubrimiento son muchas”, dijo Shivaram, y agregó que dicha investigación podría desempeñar un papel en el estudio de fenómenos de zeptosegundos, eventos en una escala de tiempo de solo un milisegundo, que actualmente son imposibles de explorar debido a la falta de láseres capaces de producir. pulsos En intervalos tan pequeños e insondables.

«Nuestro enfoque único de usar fotones entrelazados en lugar de fotones en pulsos de láser podría permitirnos llegar al sistema de zeptosegundos», dice Shivaram, y señala que requerirá desarrollos, quizás dentro de la próxima media década, que podrían permitir que tales mediciones finalmente se conviertan en la realidad.

El artículo del equipo, «Fotones enredados en atosegundos de la descomposición de dos fotones de átomos inestables: una fuente para experimentos en attosegundos y más allá», por Yimeng Wang, Sedant Pandey, Chris H. Green y Niranjan Shivaram, se publicó en Investigación de revisión física Y el se puede leer en linea.

Micah Hanks es el editor en jefe y cofundador de The Debrief. Continúa su trabajo en micahhanks.com Y en Twitter: Tweet incrustado.