Avance crucial en física cuántica: científicos crean superposiciones exóticas

Físicos de la Universidad de Oxford han completado con éxito un experimento sumamente complejo, abriendo un nuevo capítulo en la mecánica cuántica. Según ixbt.com, por primera vez en la historia, los investigadores han generado en la práctica superposiciones arbitrarias a partir de estados asimétricos y «comprimidos» de un oscilador armónico cuántico. Hasta ahora, tales combinaciones exóticas solo se habían descrito teóricamente, limitándose los trabajos prácticos a los estados convencionales del «gato de Schrödinger». Así lo informa Ixbt.com lo comunica.

Para lograr este resultado, los científicos utilizaron un único ion de estroncio-88 (strontium-88) colocado en una trampa de Paul. Los niveles electrónicos internos del ion actuaron como cúbit, mientras que las vibraciones mecánicas desempeñaron el papel de oscilador armónico cuántico. Los especialistas lograron entrelazar el movimiento del ion con su estado de espín mediante interacciones no lineales dependientes del espín de diversos órdenes.

Nuevo enfoque y control preciso

El esquema híbrido aplicado durante el experimento permitió llevar el oscilador a la superposición deseada, incluyendo combinaciones pares o impares de paquetes comprimidos. Al añadir un desplazamiento dependiente del espín, los autores separaron estos paquetes en el espacio de fases. Como resultado, se obtuvieron análogos de «gato» ensamblados directamente a partir de bloques nucleares y asimétricos, en lugar de bloques tradicionales.

Los especialistas trazaron un mapa del estado en el espacio de fases, registrando en él un patrón de interferencia preciso con depresiones que penetraban en una región negativa. En física clásica la probabilidad no puede ser negativa, pero aquí este mismo factor se convirtió en el elemento clave que demostró la formación no de un conjunto simple de probabilidades, sino de una verdadera superposición cuántica.

Nuevas oportunidades para la ingeniería cuántica

La coincidencia de los resultados obtenidos con el modelo numérico superó el 90 %. Lo más importante es que la medida de no-clasicidad de las nuevas superposiciones resultó ser mayor, al mismo nivel de energía vibracional, que en los estados de Fock o los «gatos de Schrödinger» tradicionales. Esto significa que el objeto creado es más difícil de calcular en un ordenador clásico y representa un recurso mucho más potente para los cálculos cuánticos.

La universalidad de esta metodología permite trasladarla a cualquier sistema con acoplamiento espín-oscilador: circuitos superconductores, átomos en resonadores ópticos y nanopartículas en trampas. Como resultado, los estados no clásicos complejos están pasando de ser simples ejercicios matemáticos a herramientas de ingeniería cuántica. Especialistas y teóricos continúan trabajando en la evaluación cuantitativa de la «cuanticidad» de los estados creados.