Hacia una mecánica cuántica más práctica

Durante los últimos 100 años, los físicos han estado estudiando las características extrañas de la física cuántica y ahora están tratando de poner estas características para un buen uso.

Un ejemplo destacado es que la superposición cuántica (también conocida como la coherencia cuántica) que es la propiedad que permite que un objeto pueda estar en dos estados al mismo tiempo ha sido identificado como un recurso útil para tecnologías de la comunicación cuántica.

Recientemente, los físicos han estado desarrollando maneras de medir la cantidad de coherencia cuántica en un sistema.

Ahora en dos nuevas publicaciones un equipo de físicos y matemáticos, Carmine Napoli y Marco Piani, han introducido una forma de cuantificar la utilidad de la coherencia cuántica al ver esta propiedad desde una perspectiva puramente operativa.

computadora cuántica
Computadora cuántica en desarrollo por Google.

El nuevo método de medición puede responder a preguntas como “¿Qué tan útil será la coherencia cuántica de un sistema para una tarea como codificación y decodificación de mensajes secretos?

” En otras palabras, el nuevo método cuantifica la ventaja de utilizar la mecánica cuántica.”

“Se introduce una nueva manera de cuantificar la coherencia cuántica, la firma por excelencia de la mecánica cuántica, la captura de la medida en que un sistema puede vivir en una superposición de estados distintos (como una moneda siendo a la vez cara y cruz o un gato vivo y muerto a la vez ) “, escribieron los investigadores.

 

Superposición cuántica
Superposición cuántica

Como explican los científicos, la utilidad de la coherencia cuántica puede ser descrita por una medida que se introduce como la “robustez de la coherencia cuántica.”

Básicamente, esto mide lo fácil que es destruir la coherencia cuántica de un estado.

El concepto es una versión específica de una medida más general que los científicos llaman la “robustez de asimetría.”

Cuando un sistema cuántico es asimétrico es posible distinguir entre diferentes rotaciones del sistema.

Los físicos pueden entonces utilizar el sistema como un sistema de referencia física o para aplicaciones de metrología cuántica que podría ser utilizado para realizar mediciones muy precisas que no sería posible en ausencia de asimetría.

En general, los físicos ven estos resultados como un paso adelante en la búsqueda de convertir las características fundamentales extrañas de la mecánica cuántica en algo útil.

Además de beneficiar aplicaciones de la física cuántica como la metrología y la comunicación segura, la nueva medida podría utilizarse también para cuantificar la coherencia cuántica en los sistemas biológicos tales como la fotosíntesis y la navegación de las aves.

“La comprensión de que las propiedades cuánticas pueden ser aprovechadas para aplicaciones prácticas actualmente está aligerando una carrera internacional a desarrollar y desplegar tecnologías cuánticas”, escribieron los físicos.

“Esto no es casualidad: el estudio mejorado y el examen de las propiedades cuánticas fundamentales y nuestra mayor capacidad para explotarlos van de la mano.”

Fuentes: APS Physics Journal: Carmine NapoliMarco Piani

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