Un equipo de científicos de la Universidad de Ottawa ofrece información sobre los misterios del entrelazamiento cuántico. Su estudio reciente, titulado "Extendiendo la región conocida de cajas no locales que colapsan la complejidad de la comunicación" y publicado en Physical Review Letters (PRL), revela que varias extensiones teóricas de la teoría cuántica se consideran no físicas cuando se comparan con el principio de complejidad de comunicación no trivial.

Estas extensiones de la teoría cuántica pueden simbolizarse mediante una serie de cajas no locales, que son dispositivos teóricos utilizados para ilustrar ciertos aspectos del entrelazamiento cuántico y la no localidad.

El estudio fue realizado por Anne Broadbent, profesora titular y catedrática de investigación en el Departamento de Matemáticas y Estadística de la Universidad de Ottawa, junto con Pierre Botteron, Ph.D. candidato de la Universidad de Toulouse, Francia, que también es estudiante investigador visitante en la Universidad de Ottawa, y Marc-Olivier Proulx, ex alumno de maestría del Departamento de Física de la Universidad de Ottawa.

Los principios de la mecánica cuántica han sido tradicionalmente el marco de referencia para comprender el comportamiento de las partículas y el entrelazamiento cuántico. Sin embargo, la limitación de Tsirelson (un concepto de física cuántica que se ocupa de las correlaciones entre partículas distantes) y sus restricciones impuestas han llevado a los científicos a cuestionar si es posible una teoría más amplia.

Esto ha dado lugar a cajas no locales, que son expansiones teóricas de la teoría cuántica, como medio para explorar una descripción más holística del universo. Esta investigación se centra en el uso de la complejidad de la comunicación no trivial para medir la viabilidad de cajas no locales.

"Nuestra investigación mejora nuestra comprensión de las limitaciones y fronteras de las extensiones de la teoría cuántica y proporciona información sobre los enigmas del entrelazamiento cuántico", afirma el profesor Broadbent.

El entrelazamiento cuántico, un fascinante fenómeno descrito por la mecánica cuántica, ha atraído una gran atención en la comunidad científica. El Premio Nobel de 2022 fue otorgado a Aspect, Clauser y Zeilinger por sus innovadores experimentos con fotones entrelazados, que revelaron la violación de las desigualdades de Bell y fueron pioneros en la ciencia de la información cuántica.

A pesar del poder de la mecánica cuántica, la existencia del límite de Tsirelson plantea la cuestión de si existe una teoría más completa para describir el mundo natural con precisión. Este estudio investiga las cajas no locales como posibles generalizaciones de la mecánica cuántica, con el objetivo de determinar su realizabilidad física.

La investigación comenzó en 2018 con la tesis de maestría de Marc-Olivier Proulx, que realizó bajo la supervisión de la profesora Anne Broadbent en la Universidad de Ottawa y bajo la cosupervisión del fallecido profesor David Poulin de la Universidad de Sherbrooke.

Sobre la base de este trabajo, Pierre Botteron, Ph.D. Estudiante del profesor Broadbent, colaboró ​​​​con Proulx para explorar más a fondo el ámbito de las cajas no locales y el postulado de la complejidad de la comunicación no trivial. La investigación implicó análisis teóricos y modelos matemáticos rigurosos basados ​​en marcos y principios establecidos de la mecánica cuántica.

"Nuestro estudio revela que numerosas generalizaciones teóricas de la teoría cuántica, representadas por diferentes familias de cajas no locales, se consideran no físicas cuando se someten al postulado de una complejidad de comunicación no trivial. Estos hallazgos amplían la comprensión de las limitaciones que se enfrentan al generalizar la mecánica cuántica. y proporcionar información valiosa sobre la naturaleza del entrelazamiento cuántico", explica el profesor Broadbent.

La exploración de cajas no locales como una generalización de la mecánica cuántica ha mejorado nuestra comprensión de los límites de la teoría cuántica. Al investigar el postulado no trivial de la complejidad de la comunicación, los científicos de Ottawa han descubierto una gama más amplia de generalizaciones descartadas como no físicas. Esta investigación abre la puerta al progreso en la ciencia de la información cuántica y profundiza nuestra comprensión de los fenómenos de entrelazamiento cuántico.

Más información: Pierre Botteron et al, Ampliación de la región conocida de cajas no locales que colapsan la complejidad de la comunicación, Cartas de revisión física (2024). DOI:10.1103/PhysRevLett.132.070201. En arXiv :DOI:10.48550/arxiv.2302.00488

Información de la revista: Cartas de revisión física , arXiv

Proporcionado por la Universidad de Ottawa