Asombroso: la visualización de dos fotones entrelazados forma un 'yin yang' cuántico (IMÁGES)

Un equipo científico logró demostrar una innovadora técnica que posibilita la visualización en tiempo real de la función de onda de dos fotones entrelazados. Esta técnica, que utiliza cámaras avanzadas, revela una asombrosa imagen que remite al símbolo del 'yin yang'.

Análogo a la elección de "par de zapatos"

Los científicos de las universidades de Ottawa (Canadá) y Sapienza de Roma (Italia) emplean una analogía para explicar el entrelazamiento cuántico. Comparan esta idea con seleccionar al azar un par de zapatos: cuando se elige uno, la naturaleza del otro se determina instantáneamente, sin importar su ubicación. No obstante, la incertidumbre persiste hasta que se observe el segundo zapato, lo cual constituye un aspecto intrigante del proceso.

La función de onda, un concepto fundamental en la mecánica cuántica, ofrece una visión completa del estado cuántico de una partícula. Esta permite anticipar los resultados probables de diferentes mediciones en una entidad cuántica, como posición o velocidad. En el ejemplo del zapato, la "función de onda" del objeto podría contener información como izquierda o derecha, talla, color, etc. Los investigadores destacan que esta capacidad predictiva es de gran valor, especialmente en el rápido avance de la tecnología cuántica.

Analogía de "las sombras en diferentes paredes"

La obtención de la función de onda de un sistema cuántico como este es un desafío, conocido como tomografía cuántica. Experimentos anteriores usando un enfoque proyectivo (método estándar) mostraron que caracterizar o medir el estado cuántico de alta dimensión de dos fotones entrelazados es extremadamente complejo y puede llevar horas o incluso días.

El enfoque de medición proyectiva en la tomografía cuántica se asemeja a observar las sombras de un objeto multidimensional proyectado en diversas paredes desde distintas direcciones. Solo las sombras son visibles, pero a partir de ellas se puede deducir la forma (estado) completa del objeto. Similarmente, en la tomografía computarizada, la información de un objeto 3D puede ser reconstruida a partir de un conjunto de imágenes 2D.

Enfoque holográfico

El equipo liderado por Ebrahim Karimi de la Universidad de Ottawa adaptó el concepto de holografía digital de la óptica clásica al caso de dos fotones en la mecánica cuántica. Para reconstruir el estado cuántico bifotónico, lo combinaron con un estado cuántico bien conocido y analizaron cómo los dos fotones llegaban a diferentes posiciones simultáneamente. La imagen resultante de esta llegada simultánea es llamada imagen de coincidencia, y el patrón de interferencia que se generó permitió reconstruir la función de onda desconocida.

Este hito se logró gracias a una cámara altamente avanzada capaz de registrar eventos con una resolución de nanosegundos en cada píxel. Alessio D'Errico, investigador de la Universidad de Ottawa, enfatizó las ventajas de esta novedosa aproximación, señalando que "este método es mucho más rápido que las técnicas previas y solo necesita minutos o segundos en lugar de días".