Por primera vez, científicos de la Universidad de Oxford han podido demostrar una red de dos relojes atómicos ópticos entrelazados y mostrar cómo el entrelazamiento entre los relojes remotos se puede utilizar para mejorar su precisión de medición, según una investigación publicada esta semana por Naturaleza .

Mejorar la precisión de las comparaciones de frecuencia entre múltiples relojes atómicos ofrece el potencial para desbloquear nuestra comprensión de todo tipo de fenómenos naturales. Es fundamental, por ejemplo, en la medición de la variación espacio-temporal de las constantes fundamentales, para la geodesia donde se utiliza la frecuencia de los relojes atómicos para medir las alturas de dos lugares, e incluso en la búsqueda de materia oscura.

Límite fundamental de precisión

El entrelazamiento, un fenómeno cuántico en el que dos o más partículas se unen entre sí de modo que ya no se pueden describir de forma independiente, incluso a grandes distancias, es la clave para alcanzar el límite fundamental de precisión que determina la teoría cuántica. Si bien experimentos anteriores han demostrado que el enredo entre relojes en el mismo sistema se puede utilizar para mejorar la calidad de las mediciones, esta es la primera vez que los investigadores han podido lograr esto entre relojes en dos sistemas separados entrelazados de forma remota. Este desarrollo allana el camino para aplicaciones como las mencionadas anteriormente, donde es vital comparar las frecuencias de los átomos en ubicaciones separadas con la mayor precisión posible.

Bethan Nichol, una de las autoras del artículo publicado en Nature , dijo:"Gracias a años de arduo trabajo de todo el equipo de Oxford, nuestro aparato de red puede producir pares de iones entrelazados con alta fidelidad y alta velocidad con solo presionar un botón. Sin esta capacidad, esta demostración no habría sido posible". "

Red cuántica de última generación

El equipo de Oxford utilizó una red cuántica de última generación para lograr sus resultados. Desarrollada por Quantum Computing and Simulation (QCS) Hub del Reino Unido, un consorcio de 17 universidades liderado por la Universidad de Oxford, esta red fue diseñada para la computación cuántica y para la comunicación en lugar de para la metrología cuántica mejorada, pero el trabajo de los investigadores demuestra la versatilidad de estos sistemas. Los dos relojes utilizados para el experimento estaban a solo 2 metros de distancia, pero, en principio, estas redes pueden ampliarse para cubrir distancias mucho mayores.

"Si bien nuestro resultado es en gran medida una prueba de principio, y la precisión absoluta que logramos está unos pocos órdenes de magnitud por debajo del estado del arte, esperamos que las técnicas que se muestran aquí puedan algún día mejorar los sistemas del estado del arte, " explica el Dr. Raghavendra Srinivas, otro de los autores del artículo. "En algún momento, se requerirá el entrelazamiento, ya que proporciona un camino hacia la máxima precisión permitida por la teoría cuántica".

El profesor David Lucas, cuyo equipo en Oxford fue responsable del experimento, dijo:"Nuestro experimento muestra la importancia de las redes cuánticas para la metrología, con aplicaciones a la física fundamental, así como a las áreas más conocidas de la criptografía cuántica y la computación cuántica". ." + Explora más

El entrelazamiento de dos sistemas de memoria cuántica separados por 12,5 km