Desde el descubrimiento de la mecánica cuántica, a principios del siglo XX, Los físicos se han basado en la óptica para probar sus fundamentos.

Incluso hoy, Óptica cuántica lineal:la física de cómo se comportan los fotones individuales en los espejos, placas de ondas, y divisores de haz:lidera el camino en términos de observaciones del entrelazamiento de múltiples partes, pruebas de no localidad cuántica, y abordar cuestiones fundamentales sobre la naturaleza de la realidad misma.

La luz evita notoriamente la interacción. Un rayo de luz no afecta fácilmente nada sobre un segundo rayo; simplemente se suman, por interferencia, y seguir con sus asuntos.

Hasta la fecha, Las pruebas de mecánica cuántica se han basado en nuestra capacidad para producir estados de luz en los que, cuando se miden todos los fotones, se puede seleccionar un subconjunto de patrones de medición, aquellos en los que se ha producido una interacción deseada. Los físicos llaman a esta técnica 'postselección'.

Un nuevo trabajo de un equipo del Centro de Fotónica Cuántica de la Universidad de Bristol ha descubierto límites fundamentales en las operaciones cuánticas que pueden llevarse a cabo después de la selección. A medida que los físicos construyen estados cuánticos de luz cada vez más grandes, se puede alcanzar cada vez menos estados entrelazados utilizando únicamente la posselección.

El equipo de Bristol descubrió que a medida que aumenta la complejidad del esquema posterior a la selección, el estado de interacción deseado, que al principio es fácil de separar del estado más grande, comienza a comportarse de manera indistinguible del ruido, haciendo imposible la postselección.

Cada fotón puede transportar un bit cuántico, o 'qubit', de información cuántica, para aplicaciones que van desde la computación cuántica hasta las comunicaciones cuánticas. Una clase importante de estados entrelazados son los 'estados gráficos', llamados así porque su entrelazamiento se puede visualizar como conexiones entre los nodos qubit de un gráfico.

Aplicando sus heurísticas de postseleccionabilidad para graficar estados, los investigadores catalogaron qué gráficos de hasta nueve qubits son posseleccionables, encontrando que estos son menos de una quinta parte del total. Se espera que esta fracción disminuya drásticamente para sistemas cuánticos más grandes, Limitar los tipos de entrelazamientos que se pueden alcanzar con la tecnología fotónica cuántica actual, y fortalecer la convocatoria de nuevas tecnologías para generar y entrelazar fotones.

El trabajo se publica hoy en la revista Ciencia y tecnología cuántica .

Jeremy Adcock, autor principal del nuevo trabajo, dijo:"Aunque nuestras reglas para la posselección muestran que la mayoría de los estados están fuera de los límites, también nos dicen cómo construir experimentos de máxima complejidad ".

Dr. Joshua Silverstone, quien lideró el proyecto, y es miembro de Leverhulme Early Career Fellow en Bristol, agregó:"La gente conoce problemas con la posselección desde hace muchos años, pero es notable que solo ahora podamos ver a través de sus límites fundamentales ".

"A la posselección todavía le queda algo de pelea, pero este trabajo realmente debería hacer que la gente piense en los enfoques modernos de la tecnología cuántica óptica ".