Científicos del Centro de Investigación de Ciencia y Tecnología Avanzadas (RCAST) de la Universidad de Tokio demostraron un método para acoplar una esfera magnética con un sensor a través del extraño poder del entrelazamiento cuántico. Demostraron que la existencia de una sola excitación magnética en la esfera podía detectarse con una medición de un solo disparo. Este trabajo representa un gran avance hacia los sistemas cuánticos que pueden interactuar con materiales magnéticos.

Imagina tener un sensor lo suficientemente potente como para decirte en un solo barrido, si un pajar cercano contenía una aguja o no. Tal dispositivo podría parecer que solo podría existir en ciencia ficción, pero, utilizando uno de los efectos más contradictorios de la mecánica cuántica, este nivel de sensibilidad puede convertirse en realidad. Entrelazamiento, el extraño proceso en el corazón de la mecánica cuántica que permite que las partículas vinculadas interactúen instantáneamente a largas distancias, Albert Einstein la llamó una vez "acción espeluznante a distancia".

Los experimentos han confirmado que la mecánica cuántica permite situaciones en las que partes de un sistema ya no pueden describirse por separado. sino más bien enredarse fundamentalmente, de tal manera que la medición de uno determina automáticamente el destino del otro. Por ejemplo, dos electrones pueden enredarse de modo que ambos apunten hacia arriba o ambos apunten hacia abajo, por lo que medir uno afecta instantáneamente el estado del otro. "El entrelazamiento ha estado en los libros de texto de mecánica cuántica durante décadas, "dice el primer autor, el Dr. Dany Lachance-Quirion, "pero las aplicaciones para producir detectores muy sensibles con él recién ahora están comenzando a realizarse".

En los experimentos llevados a cabo en RCAST, una esfera de tamaño milimétrico de granate de itrio-hierro se colocó en la misma cavidad resonante que un qubit de unión Josephson superconductor, que actuó como sensor. Debido al acoplamiento de la esfera a la cavidad resonante, y, Sucesivamente, entre la cavidad al qubit, el qubit solo podría ser excitado por un pulso electromagnético si no hubiera excitaciones magnéticas presentes en la esfera. La lectura del estado del qubit revela el estado de la esfera.

"Al utilizar la detección de disparo único en lugar de promediar, pudimos hacer que nuestro dispositivo sea altamente sensible y muy rápido, "Explica el profesor Yasunobu Nakamura." Esta investigación podría abrir el camino para sensores lo suficientemente potentes como para ayudar con la búsqueda de partículas teóricas de materia oscura llamadas axiones ".

El trabajo se publica en la revista Ciencias como "Detección de disparo único basada en entrelazamiento de un solo magnón con un qubit superconductor".