El mundo cuántico es un lugar extraño. Aquí, las cosas pueden existir en dos lugares a la vez. Incluso pueden atravesar túneles a través de fronteras aparentemente impenetrables.
Un fenómeno aún más interesante del mundo cuántico es el entrelazamiento en el que los grupos de partículas se correlacionan independientemente de lo lejos que estén unas de otras.
Al usar el entrelazamiento, es posible crear tecnologías de computación cuántica que operen con mucha más potencia y eficiencia. La tarea de producir partículas en un estado enredado suele ser difícil.
Pero la nueva investigación sobre el Condensado de Bose-Einstein (BEC), el quinto estado de la materia, ofrece posibilidades de utilizar el entrelazamiento para desarrollar tecnologías cuánticas.
Usando el condensado de Bose-Einstein
Los circuitos digitales regulares realizan operaciones lógicas utilizando variables discretas. La información lógica se almacena en una corriente macroscópica que primero se discretiza.
Por lo general, este enfoque no se puede implementar para su uso en la computación cuántica, ya que los efectos cuánticos desaparecen cuando se trata de objetos macroscópicos.
Lo que sucede es que los efectos cuánticos se difuminan en sus promedios clásicos, lo que hace que la computación cuántica sea imposible. Sin embargo, BEC ofrece una solución.
“Los condensados de Bose-Einstein (CBE) son una excepción en la que los efectos cuánticos son visibles a nivel macroscópico. Por ejemplo, en un CBE, todos los bosones del sistema ocupan el estado fundamental de la trampa.
El estado del sistema obedece a una función de onda macroscópica que obedece a la ecuación de Gross-Pitaevskii, que tiene la misma forma matemática que la ecuación de Schrodinger.
Esta estructura similar hace que la función de onda macroscópica [obedezca] a las mismas propiedades que las partículas cuánticas microscópicas, como la superposición y la tunelización, pero a escala macroscópica»,
explica Tim Byrnes, profesor asistente de la Universidad Nueva York (NYU) en Shanghai. Sitio web NYU website.
Computación Cuántica
Una gran cantidad de nuevas investigaciones también han logrado grandes avances en el uso del CBE para la computación cuántica.
Los científicos han tomado una nube de gas que consiste en miles de átomos y los han enfriado casi al cero absoluto.
Cuando tal gas ultra frío se confina en un pequeño volumen, los átomos se vuelven indistinguibles entre sí, formando un CBE en el que los átomos se enredan efectivamente.
También es posible usar cada átomo en la nube de forma independiente.
Esto puede ayudar a producir miles de qubits (la unidad básica de información cuántica) en estados entrelazados simultáneamente en una nube, contribuyendo así enormemente al avance de la computación cuántica.
Las tecnologías basadas en los entrelazamientos hacen posible almacenar enormes cantidades de datos en un volumen específico.
Además, el entrelazamiento se puede usar para vincular y unificar la potencia de cómputo de varios sistemas ubicados en todo el mundo, allanando el camino para capacidades de cómputo mucho más poderosas.
Otras aplicaciones del entrelazado
En la Universidad de Waterloo en Canadá, se están realizando investigaciones para desarrollar un radar cuántico que tendrá una precisión mucho mayor que la del radar existente y que también tendrá éxito en la detección de aviones de combate furtivos
“Con el radar cuántico, tienes un par de fotones entrelazados, y uno de los fotones se dispara. Rebota en el objeto oculto, y debido a que está entrelazado, el detector puede rastrear dónde fue y seguir disparando más fotones hasta que se construye una imagen donde el objeto está en la atmósfera, un poco como una versión cuántica del juego «Batalla Naval»,
según la BBC.
Las tecnologías basadas en los entrelazamientos también revolucionarán el campo de las comunicaciones al ayudar a construir una solución de comunicaciones verdaderamente segura.
Dado que los intentos de interferir en las partículas entrelazadas interrumpirán completamente el entrelazamiento en sí, las partes que se comunican pueden detectar fácilmente una brecha de seguridad.
