El estado de un sistema se caracteriza como entrelazado o correlacionado cuánticamente si dos o más partículas no pueden describirse como una combinación de estados independientes, pero solo como un todo. Investigadores del Instituto Kirchhoff de Física de la Universidad de Heidelberg lograron recientemente verificar las llamadas correlaciones cuánticas no locales entre nubes ultrafrías de átomos de rubidio. Bajo la dirección del Prof. Dr. Markus Oberthaler y el Prof. Dr. Thomas Gasenzer, Los investigadores pudieron obtener nuevos conocimientos importantes sobre el carácter de los sistemas de muchos cuerpos de la mecánica cuántica.
Las correlaciones que predice la teoría de la mecánica cuántica son contraintuitivas. Estas correlaciones cuánticas parecen contradecir el principio de incertidumbre de Heisenberg, que establece que dos propiedades de un objeto, como la posición y la velocidad, nunca se puede determinar con precisión al mismo tiempo. En los sistemas de mecánica cuántica, sin embargo, Se pueden preparar dos partículas para predecir con precisión la posición de la partícula dos localizando la posición de la partícula uno. Similar, medir la velocidad de una partícula permite predecir la velocidad de la otra. "En este caso, la posición y la velocidad de la partícula dos deben determinarse con precisión antes de la medición, ", dice el profesor Oberthaler." El resultado de la medición de la partícula uno no puede estar inmediatamente presente en la posición de la partícula dos si las dos están espacialmente separadas ".
El principio de incertidumbre en realidad no respalda esta determinación simultánea de posición y velocidad. Pero en la mecánica cuántica, dos objetos no se consideran separados si están correlacionados, es decir., enredado, resolviendo así la aparente contradicción. "Si podemos demostrar que los resultados de la medición de diferentes observables en un sistema se pueden predecir midiendo un segundo, sistema remoto, entonces podemos usar esta evidencia para corroborar el entrelazamiento también, y eso es exactamente lo que hicimos en nuestro experimento, "dice Philipp Kunkel, el autor principal del estudio.
En su experimento, los investigadores utilizaron una nube de aproximadamente 11, 000 átomos de rubidio, que enfriaron a temperaturas extremadamente bajas. Usando luz láser, mantuvieron los átomos suspendidos en una cámara de vacío, lo que les permitió excluir cualquier efecto perturbador, como colisiones con moléculas de aire. Debido a que los efectos cuánticos son detectables solo a temperaturas muy bajas, se requiere trabajar con átomos ultrafríos. Como al medir la posición y la velocidad, estas condiciones extremas permiten el estado interno de las partículas, a menudo llamado giro, para ser medido también. "Al medir el giro en la mitad de la nube, pudimos predecir el giro en el otro con más precisión de lo que permitiría el principio de incertidumbre local, "explica Philipp Kunkel.
La caracterización de los sistemas de muchos cuerpos de la mecánica cuántica es importante para aplicaciones futuras como las computadoras cuánticas y la comunicación cuántica. entre otros. Los resultados de la investigación de Heidelberg más recientes se publicaron en Ciencias .
