Sin espacio cuántico a todas las velocidades | Eurekalert! Noticias de ciencia

El fenómeno de la no localidad cuántica trasciende nuestra intuición cotidiana. Muestra fuertes interacciones entre muchas partículas cuánticas, algunas de las cuales cambian de posición instantáneamente cuando se miden, mientras que otras, independientemente de la distancia entre ellas. Aunque este fenómeno se confirma para partículas de movimiento lento, se discute si el desplazamiento se conserva cuando las partículas se mueven demasiado rápido a velocidades cercanas a la velocidad de la luz, y cuando esas velocidades son mecánicamente cuánticas indefinidas. Ahora, investigadores de la Universidad de Viena, la Academia de Ciencias de Austria y el Instituto Perimetral informan en un número reciente Cartas de examen físico Independientemente de cómo y a qué velocidad se muevan las partículas cuánticas, ese espacio es una propiedad universal del mundo.

Es fácil explicar cómo pueden ocurrir las relaciones en la vida cotidiana. Imagínese por un segundo que fue trasladado al mundo kármico de Earl. Puede elegir cada motor como rojo o azul o eléctrico o de vapor. Tus amigos están demasiado separados y desconocen tu preferencia. Cuando llegan sus paquetes, pueden verificar el color de su máquina con un dispositivo que puede distinguir entre rojo y azul o usar otro dispositivo para verificar si la máquina es eléctrica o de vapor. Comparan las mediciones realizadas a lo largo del tiempo para ver relaciones específicas. En nuestro mundo cotidiano, estas interacciones se adhieren a dos principios: «realismo» y «círculo». «Realismo» solo revela el color o mecanismo de la máquina que seleccionó previamente Alice y Pop, y «Ubicación» no cambia (o viceversa) el color o mecanismo de la medida de Alice. El teorema de Bell, publicado en 1964 y considerado uno de los descubrimientos más profundos en los fundamentos de la física, mostró que las relaciones en el mundo cuántico no se aplican a ambos principios, el llamado espacio no cuántico.

El desplazamiento cuántico se ha confirmado en una serie de experimentos conocidos como experimentos de Bell con átomos, iones y electrones. No solo tiene profundas implicaciones filosóficas, sino que también es compatible con muchas aplicaciones, como la computación cuántica y las comunicaciones por satélite cuánticas. Sin embargo, en todos estos experimentos, las partículas estaban en reposo o moviéndose a bajas velocidades (los científicos llaman a esta regla «no relativa»). Uno de los problemas no resueltos en este campo que todavía desconcierta a los físicos es si el desplazamiento se conserva cuando las partículas se mueven muy rápido, cerca de la velocidad de la luz (es decir, en el régimen relativista), o cuando ni siquiera se mueven. Velocidad bien definida.

En el experimento de Bell, los investigadores predijeron que las interacciones entre las partículas se reducirían en principio a la de dos partículas cuánticas que se mueven a altas velocidades. Sin embargo, si Alice y Bob cambian sus medidas de acuerdo con la velocidad de las partículas, las correlaciones entre los resultados de sus medidas siguen siendo inestables. Imagínese por un segundo que fue trasladado al mundo kármico de Earl. Como tal, ¿su interpretación del mundo todavía no es local?

Investigadores dirigidos por Aslow Bruckner en la Universidad de Viena y la Academia de Ciencias de Austria han demostrado que Alice y Bob pueden diseñar un experimento que demostrará que el mundo no es natural. Para ello utilizaron uno de los principios más básicos de la física, que es que los fenómenos físicos no dependen de la ley de referencia que observamos. Por ejemplo, de acuerdo con este principio, cualquier observador, ya sea que se mueva o no, verá una manzana caer de un árbol tocar el suelo. Los investigadores dieron un paso más y ampliaron este principio a los marcos de referencia «unidos» a las partículas cuánticas. Estos se denominan «marcos de referencia cuánticos». La idea clave es que si Alice y Bob pudieran ir con sus respectivas partículas con marcos de referencia cuánticos, podrían hacer pruebas de campana regulares porque las partículas estarían en reposo para ellos. De esta manera, pueden demostrar el desplazamiento cuántico a cualquier partícula cuántica, independientemente de si la velocidad es indefinida o cercana a la de la luz.

Flaminia Giacomini, una de las autoras del estudio, dice: «Nuestros resultados demuestran que el experimento de Bell puede diseñarse para partículas que se mueven a velocidades muy altas en una superposición cuántica». El coautor Lucas Stryter concluye: «Hemos demostrado que la falta de ubicación es un activo global para nuestro mundo». Se espera que su descubrimiento abra aplicaciones en partículas relativistas en tecnologías cuánticas como las comunicaciones por satélite cuántico y la computación cuántica.

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Publicado en Cartas de examen físico: Delantero LF, F. Giacomini,?. Bruckner, «La prueba de campana relativa en marcos de referencia cuánticos», Física. Rvdo. Led., 2021 DOI: 10.1103 / PhysRevLett.126.230403