MADRID, 9 Jul. (EUROPA PRESS) -
Físicos austríacos han desarrollado una nueva plataforma experimental para la investigación de los fenómenos cuánticos: en una cadena de iones ultrafríos atrapados pueden iniciar, controlar y medir los estados y las propiedades de las excitaciones de cuasipartículas en un sistema cuántico de muchos cuerpos.
"Las cuasipartículas son un concepto bien establecido en la física para describir el comportamiento colectivo de las partículas en una forma simplificada", explica Christian Roos, el Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica de la Academia de Ciencias de Austria, en Innsbruck.
Para el experimento, los físicos utilizan una cadena de iones unidimensional de entre siete y 15 iones de calcio atrapados en una cámara de vacío y, entonces, rayos láser manipulan el estado cuántico de los iones.
"Cada partícula se comporta como un pequeño imán cuántico que interactúa entre sí --explica Petar Jurcevic, primer autor de este estudio--. La excitación precisa de una de las partículas también afecta a las otras partículas. El comportamiento colectivo resultante del sistema se llama cuasipartículas". Estas cuasipartículas se dispersan a ambos lados del sitio de excitación en la cadena de iones, transportando correlaciones cuánticas.
Previamente, se ha observado la distribución de la excitación en experimentos con átomos neutros, donde también se han demostrado correlaciones entre partículas. "En nuestros experimentos hemos podido determinar que estas correlaciones son cuánticas --detalla Roos--. Al medir múltiples correlaciones de partículas hemos sido capaces de detectar y cuantificar el entrelazamiento cuántico".
PROPAGACIÓN DEL ENREDO EN UN SISTEMA CUÁNTICO
Así, estos físicos han sido, por lo tanto, los primeros en mostrar la propagación del enredo en un sistema cuántico, ya que, a diferencia de los experimentos anteriores, los investigadores de Innsbruck sintonizaron la gama de interacción ion-ion en el sistema de manera efectiva y cercana a la gama infinita. En cada caso, se crea un nuevo conjunto de cuasipartículas con propiedades dinámicas únicas.
"Con este nuevo esquema, se pueden manipular con precisión las cuasipartículas", dice un emocionado Philipp Hauke, uno de los autores de este estudio. "Nos ha llevado décadas encontrar maneras de controlar con precisión y manipular las partículas cuánticas. Con esta plataforma, ahora podemos hacer lo mismo con cuasipartículas e investigar fenómenos que no hemos sido capaces de estudiar experimentalmente".
Por ejemplo, esta herramienta abre nuevos caminos para estudiar cómo los sistemas cuánticos alcanzan el equilibrio, incluida la cuestión de cuándo se produce la termalización, un proceso que hasta ahora ha sido difícil de alcanzar. "Otro gran objetivo es utilizar cuasipartículas para el procesamiento de información cuántica", dice Hauke.
Además, esta plataforma también se podría utilizar para estudiar el papel de los procesos de transporte en los sistemas biológicos. Por el momento, el equipo de investigación de Christian Roos está trabajando en la idea de analizar los procesos de interacción entre dos cuasipartículas.
