Los físicos tienen una larga lista de problemas abiertos que consideran importantes para avanzar en el campo de la información cuántica. El problema 5 se planteó en 2001 y aborda la cuestión de si un sistema puede existir en su estado de máximo entrelazamiento en un escenario realista, en el que hay ruido.
Ahora Julio de Vicente, de la Universidad Carlos III de Madrid y el Instituto de Ciencias Matemáticas (ICMAT), ha respondido a esta pregunta cuántica fundamental con un rotundo “no”. De Vicente dice que espera que su trabajo “abra una nueva vía de investigación dentro de la teoría del entrelazamiento”.
De los sensores cuánticos a los ordenadores cuánticos muchas tecnologías requieren partículas entrelazadas mecanocuánticamente para funcionar. Las propiedades de estas partículas están correlacionadas de una manera que no sería posible en la física clásica.
Idealmente, para las aplicaciones tecnológicas estas partículas deberían estar en el llamado estado de máximo entrelazamiento, uno en el que se maximizan todas las posibles medidas de entrelazamiento. Los científicos predicen que las partículas pueden existir en este estado en ausencia de ruido experimental, ambiental y estadístico. Pero no estaba claro si las partículas también podrían existir en un estado de máximo entrelazamiento en situaciones del mundo real, donde el ruido es inevitable.
Para encontrar una respuesta de Vicente recurrió a las matemáticas. Ha demostrado que, si se introduce ruido en un sistema cuántico, es imposible maximizar simultáneamente todas las medidas de entrelazamiento del sistema, y, por tanto, el sistema no puede existir en un estado de máximo entrelazamiento.
Si bien el hallazgo de de Vicente resuelve un problema abierto, plantea muchos problemas más, incluyendo el problema tecnológico fundamental: qué condiciones se requieren para maximizar simultáneamente las múltiples medidas de entrelazamiento de un sistema.
Referencias:
Julio I. de Vicente (2024) Maximally Entangled Mixed States for a Fixed Spectrum Do Not Always Exist Phys. Rev. Lett. doi: 10.1103/PhysRevLett.133.050202
Ryan Wilkinson (2024) Long-Standing Quantum Problem Finally Solved Physics 17, s83
Ágata Timón García-Longoria (2024) Demuestran que el entrelazamiento perfecto no existe en el mundo real ICMAT
Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance
