Los resultados del enredo de tres vías sugieren mejores códigos cuánticos

El mes pasado, tres Los científicos ganaron el Premio Nobel de Física por su trabajo al demostrar una de las realidades más contrarias a la intuición pero con consecuencias del mundo cuántico. Demostraron que dos partículas cuánticas entrelazadas deben considerarse como un solo sistema, sus estados están inexorablemente vinculados entre sí, incluso si las partículas están separadas por grandes distancias. En la práctica, este fenómeno de “no localidad” significa que el sistema frente a usted puede verse afectado instantáneamente por algo a miles de kilómetros de distancia.

El entrelazamiento y la no localidad permiten a los informáticos crear códigos indescifrables. En una técnica conocida como distribución de clave cuántica independiente del dispositivo, un par de partículas se entrelazan y luego se distribuyen a dos personas. Las propiedades compartidas de las partículas ahora pueden servir como un código, un código que protegerá las comunicaciones incluso de las computadoras cuánticas, máquinas capaces de romper las técnicas clásicas de encriptación.

Pero, ¿por qué detenerse en dos partículas? En teoría, no existe un límite superior para el número de partículas que pueden compartir un estado entrelazado. Durante décadas, los físicos teóricos han imaginado conexiones cuánticas de tres, cuatro e incluso 100 vías, el tipo de cosa que permitiría una Internet cuántica protegida totalmente distribuida. Ahora, un laboratorio en China ha logrado lo que parece ser un entrelazamiento no local entre tres partículas a la vez, mejorando potencialmente la fuerza de la criptografía cuántica y las posibilidades de las redes cuánticas en general.

“La no localidad bipartidista ya es bastante loca”, dijo Peter Bierhorst, teórico de la información cuántica de la Universidad de Nueva Orleans. “Pero resulta que la mecánica cuántica puede hacer cosas incluso más allá de eso cuando tienes tres partes”.

Los físicos ya han entrelazado más de dos partículas. El récord está entre 14 partículas y 15 billones, dependiendo de a quién le preguntes. Pero eso fue solo en distancias cortas, unos pocos centímetros como máximo. Para hacer que el entrelazamiento multipartito sea útil para la criptografía, los científicos deben ir más allá del simple entrelazamiento y demostrar la no localidad, “un listón alto para alcanzar”, dijo Elie Wolfe, teórico cuántico del Perimeter Institute for Theoretical Physics en Waterloo, Canadá.

La clé pour prouver la non-localité est de tester si les propriétés d’une particule correspondent aux propriétés de l’autre – la marque de l’intrication – une fois qu’elles sont suffisamment éloignées pour que rien d’autre ne puisse provoquer los efectos. Por ejemplo, una partícula que todavía está físicamente cerca de su gemela entrelazada puede emitir radiación que afecta a la otra. Pero si están a una milla de distancia y se miden casi instantáneamente, probablemente solo estén enredados. Los experimentadores utilizan un conjunto de ecuaciones llamadas desigualdades de Bell para descartar todas las demás explicaciones de las propiedades ligadas de las partículas.

Con tres partículas, el proceso de prueba de no localidad es similar, pero hay más posibilidades para descartar. Esto aumenta la complejidad de las mediciones y los obstáculos matemáticos que los científicos deben superar para probar la relación no local de las tres partículas. “Tienes que encontrar una forma creativa de abordarlo”, dijo Bierhorst, y tener la tecnología para crear las condiciones ideales en el laboratorio.

En los resultados publicados en agosto, un equipo de Hefei, China, dio un salto crucial. Primero, disparando láseres a través de un tipo especial de cristal, enredaron tres fotones y los colocaron en diferentes áreas de las instalaciones de investigación, a cientos de metros de distancia. Luego midieron simultáneamente una propiedad aleatoria de cada fotón. Los investigadores analizaron las medidas y descubrieron que la relación entre las tres partículas se explicaba mejor por la no localidad cuántica de tres vías. Fue la demostración más completa de no localidad de tres vías hasta la fecha.

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