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(noticias nanowerk) Los investigadores del INL han explorado una capacidad cuántica fascinante para la que no existe una explicación clásica: la capacidad de reconocer objetos sin la interacción física tradicional. Rafael Wagner y Anita Camillini, estudiantes de doctorado del INL, junto con el líder del grupo de investigación Ernesto F. Galvão, publicaron un artículo que describe el enfoque revolucionario que desafía los conceptos tradicionales de detección (Cuántico“Coherencia y contextualidad en un interferómetro Mach-Zehnder”).
Imagine poder identificar algo sin tocarlo, de forma similar a cómo se puede diagnosticar una fractura oculta sin una radiografía o reconocer una voz distante sin escucharla directamente. Este estudio examina cómo las computadoras cuánticas pueden lograr esto y reconocer objetos sin interacción directa.
Rafael Wagner explica: “Se sabe desde hace tiempo que es posible conocer cosas sin interacciones, como resultado del famoso experimento mental de Elitzur y Vaidman (Conceptos básicos de la física, “Medidas mecánicas cuánticas sin interacción”). Imaginaron una situación extrema en la que o había una bomba en uno de los brazos de un interferómetro o no había ninguna bomba presente”.
Los interferómetros son herramientas utilizadas en muchas áreas de la ciencia y la tecnología. El principio de funcionamiento de la interferometría es dividir la luz en dos haces que recorren caminos ópticos diferentes y luego se combinan para formar un patrón de interferencia.
Su escenario presenta una premisa inusual: dentro de una configuración de interferómetro, un brazo puede contener un objeto potencialmente peligroso, como una bomba, mientras que el otro permanece inactivo. Este experimento destaca la intrigante idea de que el reconocimiento puede ocurrir sin interacción física y está generando una gran curiosidad en la comunidad científica.
Wagner continúa: “Supongamos ahora que un solo fotón ingresa al interferómetro. Cuando no hay ninguna bomba presente, los fotones sólo se detectan en un detector a la vez; esto significa que el detector 1 siempre hace clic. Cada clic corresponde al fotón detectado; Entonces, si no hay ninguna bomba, el detector 2 nunca hace clic. Sin embargo, si hay una bomba, ¡explotará cuando los fotones interactúen con ella!
“Si los fotones no interactúan con él, existe la posibilidad de que el segundo detector 2 haga clic. Esto se debe a una propiedad conocida como superposición cuántica. En este caso, aprendes que debe haber una bomba en el interferómetro; de lo contrario, el detector 2 nunca haría clic y que el fotón nunca interactuó con la bomba (ya que no explotó)”.
Investigadores del grupo de Computación Cuántica y Óptica Lineal del INL demostraron que la mecánica clásica o estadística ni siquiera es teóricamente capaz de reproducir el mismo efecto. Las teorías más nuevas que son similares a la mecánica estadística pero que tienen en cuenta fenómenos de tipo cuántico, como las superposiciones, tampoco pueden reproducir la funcionalidad de las computadoras cuánticas. Estos modelos clásicos, técnicamente llamados “no contextuales”, no captan plenamente las complejidades de la computación cuántica.
La detección de un objeto sin interacción directa ocurre estadísticamente con diferentes tasas de éxito. En la configuración interferométrica investigada por los investigadores del INL, la eficiencia se cuantifica mediante Parámetros de eficiencia, que representa la proporción de detecciones exitosas sin interacción directa. Los resultados del equipo muestran que las computadoras cuánticas superan a los modelos clásicos.
Mientras la comunidad científica continúa desentrañando los misterios de la computación cuántica, este estudio marca otro paso hacia el aprovechamiento de todo el poder de la mecánica cuántica para aplicaciones prácticas.
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