Entrelazamiento en el macromundo
‘La acción fantasmal a distancia’ observada en superconductores lo bastante grandes para verse a simple vista.
Vinculando las corrientes eléctricas de dos superconductores lo bastante grandes para verse a simple vista, los investigadores han extendido el dominio de los efectos cuánticos observables. Miles de millones de electrones fluyendo por los superconductores pueden exhibir colectvamente una extraña propiedad cuántica conocida como entrelazamiento, normalmente confinada al dominio de las partículas diminutas, informan los científicos en el ejemplar del 24 de septiembre de la revista Nature.
“Es un trabajo apasionante”, comenta el físico Steven Girvin de la Universidad de Yale. “La gente está interesada en empujar los límites de la mecánica cuántica”.
El entrelazamiento es una de las consecuencias más extrañas de la mecánica cuántica. Tras interactuar de cierta forma, los objetos quedan misteriosamente vinculados, o entrelazados, de tal forma que lo que sucede a uno parece afectar al destino del otro. Para la mayor parte, los investigadores sólo han encontrado signos de entrelazamiento entre partículas diminutas, tales como iones, átomos y fotones.
John Martinis y sus colegas de la Universidad de California en Santa Barbara buscaron entrelazamiento entre dos superconductores, cada uno de ellos de menos de un milímetro de diámetro. Estos circuitos superconductores, hechos de aluminio, quedaron separados por unos pocos milímetros en un chip electrónico. A bajas temperaturas, los electrones en los superconductores fluyen de forma colectiva, no obstaculizados por la resistencia.
A pesar del relativo gran tamaño de los superconductores, los electrones dentro del mismo se mueven juntos de forma coherente. “Tienen muy pocas partes móviles, por así decirlo”, comenta Girvin, que ayudó a los científicos a observar las pruebas del entrelazamiento. “Es un hecho general que cuanto más grande es un objeto, más clásico es su comportamiento, y más difícil es ver efectos mecánico cuánticos”.
En el nuevo estudio, los investigadores usaron un pulso de microondas para intentar entrelazar las corrientes eléctricas de los dos superconductores. Si las corrientes estuviesen vinculadas mecánico-cuánticamente, una corriente fluiría en el sentido de las agujas del reloj en el momento de la medida (valor asigando de 0), mientras que la otra fluiría en sentido antihorario al medirse (valor asignado de 1), dice Martinis. Por otra parte, las direcciones de las corrientes serían completamente independientes entre sí y la física cotidiana clásica estaría en funcionamiento.
Tras intentar entrelazar los circuitos superconductores, Martinis y su equipo midieron las direcciones de las corrientes 34,1 millones de veces. Cuando una corriente fluía en sentido horario (medido como cero), el equipo encontró que la otra fluía en sentido antihorario (medido como uno) con una probabilidad muy alta. Por lo que los dos estaban vinculados de una forma que sólo la mecánica cuántica podría explicar.
“Tiene que ser en este extraño estado cuántico en el que se logren estas probabilidades particulares que medimos”, dice Martinis. “Esos porcentajes no son algo que se puede predecir de forma clásica”.
Encontrar entrelazamiento entre superconductores es “un hito muy importante”, comenta Anthony Leggett de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. El nuevo estudio “parece ser una prueba bastante clara de entrelazamiento”.
Tales superconductores entrelazados podrían usarse como componente en un potente ordenador cuántico, dice Leggett. “La gente está muy interesada en la posibilidad de construir un computador cuántico”, y todo este tipo de sistemas puede ser muy bueno para ese fin, comenta.
Martinis dice que la tecnología para construir circuitos eléctricos avanzados puede usarse para construir también circuitos cuánticos. “La esperanza es que dado que sabemos cómo integrar los circuitos en formas complejas, puede que logremos fabricar circuitos cuánticos muy complejos de la misma forma”, añade.
No obstante, advierte, que un buen ordenador cuántico está aún muy lejos. Los investigadores aún tienen que encontrar una forma de hacer que los circuitos superconductores entrelazados duren más. Y un buen ordenador cuántico necesitaría más de dos circuitos. Martinis dice que su grupo intentará entrelazar tres y cuatro de tales circuitos próximamente.
Además de proporcionar avances tecnológicos, el nuevo resultado se añade al debate sobre dónde está la línea que separa la mecánica cuántica y la física cotidiana que goierna los fenómenos a gran escala. Los investigadores quieren saber cómo de lejos puede llegar la extrañeza cuántica.
“Es interesante comprobar la mecánica cuántica a gran escala”, dice Girvin. “¿Las cosa sparecen clásicas a gran escala debido a que hay algo equivocado en la mecánica cuántica? Personalmente, creo que está equivocada, pero nunca se sabe”.
Queen - Bohemian Rhapsody
