Los investigadores observan en directo la formación de una entrelazación cuántica ⚛️
Gracias a simulaciones muy precisas, investigadores de las universidades de Viena y China lograron observar en detalle cómo dos electrones se enlazan cuánticamente en apenas unas attosegundos, una escala de tiempo ultra corta en la que aparece el entrelazamiento entre partículas.
Este entrelazamiento cuántico crea una conexión tan íntima entre dos partículas que ya no pueden describirse por separado. Este fenómeno es esencial para tecnologías como las computadoras y la criptografía cuánticas. En este estudio, el objetivo de los investigadores era comprender cómo se crea este entrelazamiento desde las primeras fracciones de segundo, observando interacciones entre un láser y átomos.
Para llevar a cabo esta investigación, los científicos utilizaron un láser de muy alta frecuencia para arrancar un electrón del átomo de helio, un proceso que puede excitar a un segundo electrón. Este permanece entonces unido al núcleo, pero en un estado energético diferente. Este fenómeno crea un vínculo entre los dos electrones: ahora están entrelazados, lo que significa que al estudiar uno de ellos, se pueden deducir informaciones sobre el otro.
Los investigadores pudieron mostrar que el "momento de nacimiento" del electrón eyectado, es decir, el instante en que abandona el átomo bajo el impulso del láser, está íntimamente ligado al estado del electrón que permaneció en el átomo. En términos cuánticos, este momento no tiene existencia: es una superposición de varios instantes posibles.
Esta superposición indica que el momento en que el electrón abandona el átomo depende de la energía del electrón que quedó. Si este último está en un estado de energía más alta, es probable que el electrón haya sido eyectado antes. Por el contrario, una energía más baja sugiere una salida más tardía, en promedio del orden de 232 attosegundos, es decir, una milmillonésima de milmillonésima de segundo.
Este lapso de tiempo es increíblemente corto, pero permite a los investigadores medir con precisión el vínculo que se forma entre los dos electrones durante su separación. Este aspecto temporal es esencial: la eyección del electrón ocurre progresivamente, en forma de una onda que "fluye" fuera del átomo, y es en esta fase donde ocurre el entrelazamiento entre los electrones.
Los investigadores esperan ahora reproducir estas observaciones en el laboratorio con otros equipos para validar este modelo. Estos trabajos permiten explorar nuevas fronteras de la física cuántica, donde los fenómenos que se creían instantáneos resultan ser en realidad mucho más complejos y estructurados.