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| En el corazón del montaje experimental se encuentra el Atomchip en una cámara de vacío en el laboratorio de Schmiedmayer en el Atominstitut de TU Wien en Viena. Crédito: Thomas Schweigler |
La comprensión teórica de las leyes de escala de las entropías y la información mutua ha propiciado avances sustanciales en el estudio de los estados correlacionados de la materia, la teoría cuántica de campos y la gravedad. La medición experimental de la entropía de von Neumann en sistemas cuánticos de muchos cuerpos es un reto, ya que requiere un conocimiento completo de la matriz de densidad, lo que normalmente exige la aplicación de técnicas de reconstrucción de estados completos.
Un grupo de físicos ha arrojado luz sobre algunos aspectos de los sistemas cuánticos siguiendo la progresión de sus fluctuaciones a lo largo del tiempo. El estudio proporciona una comprensión detallada de un fenómeno complejo que constituye la base de la computación cuántica. Esta técnica puede realizar algunos cálculos mucho más rápidamente que la informática tradicional.
Dries Sels, profesor adjunto del Departamento de Física de la Universidad de Nueva York y autor del trabajo, declaró: "En la era de la computación cuántica, es vital generar una caracterización precisa de los sistemas que estamos construyendo. Este trabajo reconstruye el estado completo de un líquido cuántico, en consonancia con las predicciones de una teoría cuántica de campos -similar a las que describen las partículas fundamentales de nuestro universo."
"El avance es prometedor para el progreso tecnológico".
Científicos de la TU Wien (Viena), la ETH Zurich, la Universidad Libre de Berlín y el Instituto Max-Planck de Óptica Cuántica formaron parte del equipo de investigación que calculó las medidas de información cuántica de un sistema cuántico mediante un procedimiento de tomografía -la reconstrucción de un estado cuántico concreto con el objetivo de localizar apoyo experimental para una teoría-.
Los átomos que componían el sistema cuántico examinado estaban confinados en un chip atómico y eran átomos extremadamente fríos y de movimiento lento que revelan las propiedades cuánticas de la materia.
En su investigación, los científicos produjeron dos "copias" de este sistema cuántico: nubes de átomos en forma de cigarro que se desarrollan con el tiempo de forma independiente. Los investigadores llevaron a cabo varios experimentos en distintas fases de este proceso que demostraron las correlaciones entre las dos copias.
Según Sels, "al construir un historial completo de estas correlaciones, podemos inferir cuál es el estado cuántico inicial del sistema y extraer sus propiedades. Inicialmente, tenemos un líquido cuántico muy fuertemente acoplado, que dividimos en dos para que evolucione como dos líquidos independientes, y luego lo recombinamos para revelar las ondulaciones que hay en el líquido".
"Es como observar las ondulaciones de un estanque después de tirar una piedra en él e inferir las propiedades de la piedra, como su tamaño, forma y peso".
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