23 pasos para un paseo cuántico
Un equipo de investigadores encabezados por el Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica (IQOQI) de la Academia Austríaca de las Ciencias ha realizado con éxito un paseo cuántico en un sistema cuántico con hasta 23 pasos. Los resultados del estudio, financiado en parte con fondos comunitarios, se han publicado en la revista Physical Review Letters. Un paseo aleatorio es esencialmente una formalización matemática de una trayectoria que consiste en dar pasos aleatorios sucesivos y se utiliza en particular en física y matemáticas. Entre los ejemplos de paseos aleatorios se encuentra el Tablero de Galton, que se utiliza para mostrar la distribución binomial a los estudiantes. En este caso, se lanzan bolas desde la parte de arriba de un tablero, que rebotan a derecha o izquierda de forma aleatoria cada vez que chocan con unos pivotes pegados al tablero. El «Movimiento Browniano» representa el movimiento aleatorio aparente de las partículas en suspensión en un fluido, líquido o gas. Los investigadores de este último estudio han utilizado un senderista como ejemplo. Éste tiene que decidir la dirección que quiere tomar cuando llega a un cruce. A falta de un mapa, decide aleatoriamente qué camino va a seguir. Dando rodeos o sin ellos, finalmente llega a su destino. Los físicos han utilizado uno y dos iones atrapados para mostrar un paseo cuántico sobre una línea en el espacio de fases (un espacio que abarca todos los estados posibles de un sistema). Este estudio ofrece al mundo de la física una primera visión de este proceso cuántico utilizando iones atrapados. Los doctores Christian Roos y Rainer Blatt del IQOQI, junto con sus colegas, aplicaron este principio de paseo aleatorio a sistemas cuánticos y estimularon un átomo a «dar un paseo cuántico». «Tomamos un único átomo atrapado en una trampa electromagnética y lo enfriamos para prepararlo en el estado fundamental», explicó el Dr. Roos. «A continuación, creamos una superposición mecanicocuántica de dos estados internos y enviamos el átomo a dar un paseo.» Según los investigadores, los dos estados internos corresponden a la decisión del senderista de ir a derecha o izquierda. Sin embargo, el átomo es distinto en el sentido de que no tiene que decidir acerca de la dirección. La superposición de los dos estados permite que ambas posibilidades se presenten simultáneamente. «Según el estado interno, desplazamos el ión hacia la derecha o hacia la izquierda», señaló el Dr. Roos. «Ahí, los estados internos y de movimiento del ión están entrelazados.» El equipo modificó la superposición de los estados internos después de cada paso. Para el cambio se utilizó un pulso de láser. A continuación desplazaron el ión hacia la izquierda o la derecha. Este proceso controlado aleatoriamente se repitió con éxito hasta 23 veces y se recopilaron datos sobre el resultado de los paseos cuánticos. El uso del segundo ión permitió a los físicos ampliar el experimento y añadió la posibilidad de que el ión caminante permaneciese «quieto» en lugar de moverse a derecha o izquierda. Según los investigadores, al realizar un análisis estadístico de los 23 pasos, pudieron confirmar efectivamente que los paseos cuánticos no funcionan del mismo modo que los paseos «aleatorios» clásicos.
Países
Austria