Los físicos teóricos del Trinity College de Dublín han encontrado un vínculo profundo entre una de las características más sorprendentes de la mecánica cuántica, el entrelazamiento cuántico, y la termalización. que es el proceso en el que algo entra en equilibrio térmico con su entorno.

Sus resultados se publican hoy [viernes 31 de enero de 2020] en la prestigiosa revista Cartas de revisión física .

Todos estamos familiarizados con la termalización, solo piense cómo su café alcanza la temperatura ambiente con el tiempo. El entrelazamiento cuántico, por otro lado, es una historia diferente.

Sin embargo, el trabajo realizado por Marlon Brenes, Doctor. Candidato, y el profesor John Goold de Trinity, en colaboración con Silvia Pappalardi y el profesor Alessandro Silva en SISSA en Italia, muestra cómo los dos están inextricablemente vinculados.

Explicando la importancia del descubrimiento, Profesor Goold, líder del grupo QuSys de Trinity, explica:

"El entrelazamiento cuántico es una característica contradictoria de la mecánica cuántica, lo que permite que las partículas que han interactuado entre sí en algún momento se correlacionen de una manera que no es posible clásicamente. Las mediciones de una partícula afectan los resultados de las mediciones de la otra, incluso si están separadas por años luz. Einstein llamó a este efecto 'acción espeluznante a distancia' ".

"Resulta que el entrelazamiento no solo es espeluznante, sino que en realidad es omnipresente y, de hecho, lo que es aún más sorprendente es que vivimos en una época en la que la tecnología está comenzando a explotar esta característica para realizar hazañas que se pensaba que eran imposibles solo unos años. ir. Estas tecnologías cuánticas se están desarrollando rápidamente en el sector privado con empresas como Google e IBM liderando la carrera ".

Pero, ¿qué tiene que ver todo esto con el café frío?

El profesor Goold explica:"Cuando preparas una taza de café y la dejas un rato, se enfriará hasta alcanzar la temperatura de su entorno. Esto es la termolización. En física decimos que el proceso es irreversible, como sabemos, nuestro café una vez tibio no se enfriará y luego se volverá a calentar mágicamente. Cómo surge la irreversibilidad y el comportamiento térmico en los sistemas físicos es algo que me fascina como científico, ya que se aplica a escalas tan pequeñas como átomos, a tazas de café, e incluso a la evolución del propio universo. En física, La mecánica estadística es la teoría que tiene como objetivo comprender este proceso desde una perspectiva microscópica. Para los sistemas cuánticos, el surgimiento de la termalización es notoriamente complicado y es un foco central de esta investigación actual ".

Entonces, ¿qué tiene que ver todo esto con el entrelazamiento y qué dicen sus resultados?

"En la mecánica estadística hay varias formas diferentes, conocidos como conjuntos, en el que se puede describir cómo se termaliza un sistema, todos los cuales se cree que son equivalentes cuando tienes un sistema grande (aproximadamente en escalas de 10 ^ 23 átomos). Sin embargo, lo que mostramos en nuestro trabajo es que no solo está presente el enredo en el proceso, pero su estructura es muy diferente dependiendo de la forma que elija para describir su sistema. Entonces, nos da una forma de probar cuestiones fundamentales en mecánica estadística. La idea es general y se puede aplicar a una variedad de sistemas tan pequeños como unos pocos átomos y tan grandes como agujeros negros ".

Marlon Brenes, Doctor. candidato en Trinity y primer autor del artículo, usó supercomputadoras para simular sistemas cuánticos para probar la idea.

Brenes, un especialista numérico, dijo:"Las simulaciones numéricas para este proyecto que realicé están en el límite de lo que se puede hacer actualmente a nivel de computación de alto rendimiento. Para ejecutar el código utilicé la instalación nacional, ICHEC, y la nueva máquina Kay allí. Entonces, además de ser un buen resultado fundamental, el trabajo nos ayudó a superar los límites de este tipo de enfoque computacional y establecer que nuestros códigos y la arquitectura nacional se están desempeñando a la vanguardia ".