Una nueva investigación da una idea de un experimento reciente que fue capaz de manipular un número sin precedentes de átomos a través de un simulador cuántico. Esta nueva teoría podría proporcionar otro paso en el camino para crear las esquivas computadoras cuánticas.
Un equipo internacional de investigadores, dirigido por la Universidad de Leeds y en cooperación con el Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria y la Universidad de Ginebra, ha proporcionado una explicación teórica sobre el comportamiento particular de los átomos individuales que fueron atrapados y manipulados en unexperimento reciente de la Universidad de Harvard y el MIT. El experimento utilizó un sistema de láseres finamente sintonizados para actuar como "pinzas ópticas" para ensamblar una cadena notablemente larga de 51 átomos.
Cuando se midió la dinámica cuántica de la cadena atómica, hubo oscilaciones sorprendentes que persistieron durante mucho más tiempo de lo esperado y que no pudieron explicarse.
El coautor del estudio, Dr. Zlatko Papic, profesor de física teórica en Leeds, dijo: "El experimento anterior Harvard-MIT creó oscilaciones sorprendentemente robustas que mantuvieron los átomos en un estado cuántico durante un tiempo prolongado. Encontramos que estas oscilaciones sonbastante desconcertante porque sugirieron que los átomos de alguna manera podían "recordar" su configuración inicial mientras se movían caóticamente.
"Nuestro objetivo era comprender de manera más general de dónde podrían venir tales oscilaciones, ya que las oscilaciones significan algún tipo de coherencia en un entorno caótico, y esto es precisamente lo que queremos de una computadora cuántica robusta. Nuestro trabajo sugiere que estas oscilaciones sondebido a un nuevo fenómeno físico que llamamos 'cicatriz cuántica de muchos cuerpos' ".
En la vida cotidiana, las partículas rebotarán entre sí hasta que exploren todo el espacio, estableciéndose finalmente en un estado de equilibrio. Este proceso se llama termmalización. Una cicatriz cuántica es cuando una configuración especial o vía deja una huella en las partículas 'estado que evita que llenen todo el espacio. Esto evita que los sistemas alcancen la termalización y les permite mantener algunos efectos cuánticos.
El Dr. Papic dijo: "Estamos aprendiendo que la dinámica cuántica puede ser mucho más compleja e intrincada que la simple termalización. El beneficio práctico es que los períodos prolongados de oscilaciones son exactamente lo que se necesita para que las computadoras cuánticas se conviertan en realidad. La información procesaday almacenados en estas computadoras dependerán de mantener los átomos en más de un estado al mismo tiempo, es una batalla constante para evitar que las partículas se asienten en un equilibrio ".
El autor principal del estudio, Christopher Turner, investigador doctoral en la Escuela de Física y Astronomía de Leeds, dijo: "Las teorías previas que involucran cicatrices cuánticas se han formulado para una sola partícula. Nuestro trabajo ha extendido estas ideas a sistemas que contienen no uno sinomuchas partículas, que están enredadas entre sí de manera complicada. Las cicatrices cuánticas de muchos cuerpos podrían representar una nueva vía para lograr una dinámica cuántica coherente ".
La teoría cuántica de las cicatrices de muchos cuerpos arroja luz sobre los estados cuánticos que sustentan la extraña dinámica de los átomos en el experimento Harvard-MIT. Comprender este fenómeno también podría allanar el camino para proteger o extender la vida útil de los estados cuánticos en otras clases desistemas cuánticos de muchos cuerpos.
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Materiales proporcionado por Universidad de Leeds . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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