es.wedoany.com Noticia: El grupo de investigación de Qimiao Si, de la Universidad Rice (Rice University), publicó un artículo en Nature Communications en el que propone un nuevo método para mejorar y aprovechar el entrelazamiento cuántico en sistemas macroscópicos mediante el acoplamiento de luz cuántica con materiales cuánticos.
El fenómeno del entrelazamiento cuántico generalmente solo se observa en sistemas cuánticos compuestos por unas pocas partículas, y los investigadores pueden utilizarlo para almacenar y procesar información cuántica. Si el entrelazamiento cuántico puede existir y aprovecharse en sistemas macroscópicos que contienen una gran cantidad de partículas es un desafío actual en la física. Qimiao Si es profesor de Física y Astronomía Harry C. y Olga K. Wiess (Harry C. and Olga K. Wiess Professor of Physics and Astronomy) y director de la Alianza de Materiales Cuánticos Extremos (Extreme Quantum Materials Alliance).
La idea central de esta teoría es colocar un material cuántico dentro de una cavidad de espejos pequeños y acercarlo a su punto crítico cuántico. En ese momento, se introducen fotones, y el umbral de interacción necesario para que se produzca el entrelazamiento híbrido entre la luz y la materia se reduce drásticamente. Durante mucho tiempo, crear esta mezcla híbrida de fotones de cavidad y materia ha sido un desafío, ya que requiere una interacción luz-materia extremadamente fuerte, difícil de lograr desde el punto de vista ingenieril. Esta nueva teoría propone que, al acercar el material a su punto crítico cuántico, se puede reducir el umbral para entrar en el estado de entrelazamiento híbrido.
Yiming Wang, estudiante de posgrado de la Universidad Rice y coautor principal del estudio, explicó que el punto crítico cuántico es el punto en el que un material "elige" entre dos fases cuánticas diferentes. El material se encuentra en una fase y solo al alcanzar el punto crítico cuántico puede transitar a la segunda fase. En esta teoría, los investigadores pueden mejorar el entrelazamiento entre la luz y la materia mediante métodos no térmicos, como la aplicación de presión o el cambio de la composición química. Cuanto más cerca esté el material del punto crítico cuántico, menor será el umbral para un fuerte entrelazamiento cuántico. En ese momento, introducir luz en la cavidad de espejos hará que entrelazar ambos sea mucho más fácil.
Shouvik Sur, ex becario postdoctoral de la Universidad Rice y coautor principal del artículo, señaló que una vez que la luz y la materia se entrelazan, sus propiedades individuales se reflejan mutuamente. Cuando el material, al estar entrelazado con la luz, entra en el punto crítico cuántico y transita a la segunda fase, la luz también experimenta esa transición.
El año pasado, el equipo de Qimiao Si descubrió que, en materiales críticos cuánticos conocidos como metales extraños, el entrelazamiento cuántico no solo existe, sino que también se ve potenciado. Este entrelazamiento cuántico podría ser un recurso importante para las tecnologías cuánticas, si los científicos logran encontrar una manera de extraerlo. Esta nueva teoría permite extraer el entrelazamiento cuántico mediante luz cuántica: una vez que los fotones y la materia se entrelazan, se puede extraer la luz de la cavidad. Un sistema así podría respaldar el desarrollo de tecnologías de próxima generación, como la detección cuántica.
Qimiao Si indicó que, en última instancia, esto revela una vía para utilizar la luz cuántica con el fin de obtener el entrelazamiento cuántico de la materia, lo que podría sentar las bases para extraer recursos de entrelazamiento cuántico y lograr nuevas funcionalidades en los materiales cuánticos.
Esta investigación recibió financiación del programa de Ciencias Básicas de la Energía de la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de EE. UU. (DE-SC0026179), la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea (FA9550-21-1-0356), la Fundación Robert A. Welch (C-1411) y la Beca de Profesorado Vannevar Bush (Vannevar Bush Faculty Fellowship, ONR-VB N00014-23-1-2870).
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