Debido a sus extrañas consecuencias el fenómeno de la mecánica cuántica del entrelazamiento fue llamado "acción fantasmal a distancia", por Albert Einstein. Desde hace varios años los físicos han estado desarrollando los conceptos de cómo utilizar este fenómeno para las aplicaciones prácticas tales como la transmisión de datos totalmente seguros. Con este fin, el entrelazamiento el cual se genera en un proceso local tiene que ser distribuido entre los sistemas cuánticos a distancia. Un equipo de científicos encabezados por el Prof. Gerhard Rempe, Director del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica y jefe de la División de Dinámica Cuántica, ha demostrado que dos sistemas cuánticos atómicos remotos se pueden preparar en un compartido estado de "entrelazamiento" ,uno de los sistema es un solo átomo atrapado en un resonador óptico, el otro es un condensado Bose-Einstein que consta de cientos de miles de átomos ultra-fríos. Con el sistema híbrido así generado, los investigadores han realizado un bloque de construcción fundamental de una red cuántica.
un átomo sencillo y un BEC en dos laboratorios separados sirvieron como nodos en una básica red cuántica.Para preparar el entrelazamiento entre estos sistemas un pulso laser es utilizado para estimular al átomo para que emita un fotón sencillo el cuál está entrelazado con el átomo sencillo .El fotón es usado para transportar el entrelazamiento a través de una fibra óptica hacia un laboratorio vecino.Allí el fotón es almacenado en el BEC.Este proceso establece el entrelazamiento entre el átomo sencillo y el BEC.Después de algún tiempo el fotón es recuperado del BEC y el estado del átomo sencillo es precisado a partir de un segundo fotón.La observación del entrelazamiento entre estos dos fotones prueba que todos los pasos del experimento fueron llevados satisfactoriamente.Crédito.Gerhard Rempe.
En el fenómeno de la mecánica cuántica del "entrelazamiento" dos sistemas cuánticos están acoplados de tal manera que sus propiedades están estrictamente correlacionadas. Esto requiere que las partículas estén en contacto cercano.Para muchas aplicaciones en una red cuántica, sin embargo, es necesario que el entrelazamiento sea compartido entre dos nodos remotos (bits cuánticos"estacionarios" ). Una forma de lograr esto es utilizar fotones (bits cuánticos "voladores" ) para transportar el entrelazamiento. Esto es algo análogo a las telecomunicaciones clásicas, donde la luz se utiliza para transmitir información entre ordenadores o teléfonos. En el caso de una red cuántica, sin embargo, esta tarea es mucho más difícil, ya que los estados cuánticos entrelazados son extremadamente frágiles y sólo pueden sobrevivir si las partículas están bien aisladas de su entorno.
El equipo del profesor Rempe ahora ha saltado este obstáculo mediante la preparación de dos sistemas cuánticos atómicos situados en dos laboratorios diferentes en un estado entrelazado: por un lado, un sencillo átomo de rubidio atrapado dentro de un resonador óptico formado por dos espejos altamente reflectantes, por otro lado un conjunto de cientos de miles de átomos de rubidio ultrafríos los cuales forman un condensado de Bose Einstein (BEC). En un BEC, todas las partículas tienen las mismas propiedades cuánticas de modo que todas actúan como un solo "superátomo".
En primer lugar, un pulso de láser estimula el átomo sencillo para emitir un solo fotón. En este proceso, los grados de libertadinternos del átomo están acoplados a la polarización del fotón, por lo que ambas partículas se entrelazan. El fotón es transportado a través de una fibra óptica de 30 m de largo a un laboratorio vecino donde se dirige hacia el BEC. Allí, es absorbido por el conjunto. Este proceso convierte el fotón en una excitación colectiva del BEC. "El intercambio de información cuántica entre los fotones y los sistemas atómicos cuánticos requieren de una fuerte interacción luz-materia", explica Matthias Lettner,un estudiante de doctorado que trabaja en el experimento. "Para el átomo sencillo, lo conseguimos por reflexiones múltiples entre los dos espejos del resonador, mientras que para el BEC la interacción luz-materia se ve reforzada por el gran número de átomos."
En una etapa posterior, los físicos probaron que el átomo sencillo y el BEC están realmente entrelazados. Con este fin, el fotón absorbido en el BEC es recuperado con la ayuda de un pulso de láser y el estado del átomo sencillo es leído por la generación de un segundo fotón. El entrelazamiento de los dos fotones alcanza el 95% del máximo valor posible, lo cual demuestra que el entrelazamiento de los dos sistemas atómicos cuánticos debe haber sido igualmente bueno, o incluso mejor. Por otra parte, el entrelazamiento es detectable por aproximadamente 100 microsegundos.
"Un BEC se adapta muy bien como una memoria cuántica, porque este estado exótico no sufre de las perturbaciones causadas por el movimiento térmico", dice Matthias Lettner. "Esto hace que sea posible almacenar y recuperar información cuántica de alta eficiencia y conservar este estado durante mucho tiempo."
En este experimento, el equipo del profesor Rempe ha realizado un bloque de construcción para una red cuántica que consiste de dos remotos y entrelazados nodos estacionarios .Este es un hito en el camino hacia las redes cuánticas a gran escala en la que, por ejemplo, la información cuántica puede ser transmitida completamente segura. Además, estas redes pueden ayudar a la realización de un ordenador cuántico universal en el que los bits cuánticos puedan ser intercambiados con fotones entre los nodos diseñados para el almacenamiento y procesamiento de información.
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fuente de la información:
http://www.physorg.com/news/2011-05-matter-matter-entanglement-distance.html
