Divorcio Cuántico: Cuando el entrelazamiento no funciona

Romper la cadena: La muerte súbita del entrelazamiento, o ESD, es una súbita y completa pérdida de la correlación, o entrelazamiento, entre dos o más sistemas cuánticos.

Un fenómeno conocido como muerte súbita del entrelazamiento puede romper los críticos vínculos cuánticos.

Suena como una ronda de desempate en un combate de artes marciales: muerte súbita del entrelazamiento, o ESD. En realidad es un misterioso fenómeno por el cual los objetos cuánticos entrelazados — dos electrones, por ejemplo, cuyas propiedades están vinculadas por alguna instantánea conexión a través del espacio — pueden de pronto romper su relación.

En los sistemas físicos clásicos, el decaimiento es normalmente asintótico — es decir, la correlación entre dos objetos se aproxima, pero nunca alcanza, el cero. Pero el ESD no sigue este patrón — cuando aparece, el grado de entrelazamiento cae a cero en un tiempo finito, cortando el vínculo cuántico.

En un artículo revisado en la revista Science de esta semana, el físico Ting Yu del Instituto Stevens de Tecnología en Hoboken, Nueva Jersey, y Joseph Eberly de la Universidad de Rochester abordan el fenómeno y lo que significa para el futuro de la computación cuántica. (Escribieron un artículo similar en la misma revista en 2007 como un comentario a un estudio concurrente que estaba entre los primeros en verificar experimentalmente la existencia de la ESD.) Básicamente, en el artículo de Yu y Eberly escrito esta semana, la ESD permanece como un misterio, y como algo que podría causar problemas en el desarrollo de sistemas cuánticos que dependan del entrelazamiento, tales como la transmisión y almacenamiento de información.

En particular, la ESD puede aparecer cuando dos fuentes de “ruido” ambiental actúan para interrumpir un estado entrelazado. Cada fuente podría inducir individualmente un decaimiento asintótico más gradual, pero en conjunto pueden disparar una ESD. Esto podría tener implicaciones prácticas en la computación cuántica, dad que el nuestro es un mundo de fluctuaciones constantes — incluso el vacío está vivo con vibraciones de energía. “En realidad”, dice Yu, “los ruidos múltiples son casi universales”.

La memoria cuántica — el almacenamiento a largo plazo de información en bits cuánticos, o qubits — será la más vulnerable a la ESD, dice Yu, dado que más procesos transitorios podrían teóricamente ser acelerados lo suficiente para que se completen antes de que entre en juego la ESD.

Christopher Monroe, físico que lidera un grupo de información cuántica en la Universidad de Maryland en College Park, cree que la velocidad de los sistemas cuánticos prácticos obviará la mayor parte de las preocupaciones de la ESD. “Veo esta idea como un nuevo ángulo interesante para describir el entrelazamiento”, dice, “aunque probablemente no suponga un impacto o añada restricciones a la búsqueda de grandes estados entrelazados para aplicaciones en la ciencia de la información cuántica y la física cuántica fundamental”.

Si se construyen sistemas de procesado de información u ordenadores cuánticos, apunta Monroe, “necesitaremos estados entrelazados casi perfectos”, añadiendo que la fuerza de tales estados posiblemente excluiría la ESD. “Los umbrales superiores para la muerte súbita del entrelazamiento están muy por debajo de los umbrales más restrictivos que actualmente tratamos de lograr”, dice.

Al mismo tiempo, “la idea de entrelazamiento cuántico sigue siendo difusa”, dice Monroe, y conceptos como la ESD “esperamos que nos ayuden a tener una mejor visión de qué es el entrelazamiento y qué significa”.