Investigadores de la Universidad de Lieja han realizado un avance significativo en el campo de la física cuántica, al desarrollar un nuevo método que permite crear estados cuánticos conocidos como NOON de manera drásticamente más rápida. Este descubrimiento, publicado en la revista Physical Review A, tiene el potencial de allanar el camino para aplicaciones prácticas en tecnologías cuánticas, desde sensores ultra-precisos hasta computadoras cuánticas.
Un camino más rápido en la creación de estados cuánticos
Hasta ahora, la creación de superposiciones cuánticas de átomos ultrafríos representaba un desafío considerable debido a su lentitud, que solía prolongarse durante varios minutos, superando en ocasiones la duración de los propios experimentos. Este obstáculo se debía a un «cuello de botella» energético en la evolución del sistema, que obligaba a los átomos a ralentizarse, similar a un conductor que frena bruscamente al enfrentar una curva cerrada.
El equipo liderado por Simon Dengis, un estudiante de doctorado, ha introducido un protocolo innovador que combina dos conceptos clave: el control contradiabático y la trayectoria geodésica óptima. Este enfoque permite «alisar el camino» para los átomos, facilitando su evolución a una velocidad mucho mayor sin perder la dirección del estado deseado. Según Peter Schlagheck, director del laboratorio, esta estrategia ha logrado acelerar el proceso de creación de estados cuánticos por un factor de 10,000, reduciendo el tiempo necesario de aproximadamente diez minutos a apenas 0.1 segundos, manteniendo una fidelidad del 99%.
La posibilidad de producir estados NOON con átomos ultrafríos abre nuevas perspectivas en la metrología cuántica, donde se llevan a cabo mediciones ultra-sensibles de tiempo, rotación o gravedad. Estas innovaciones podrían mejorar instrumentos como giroscopios cuánticos o detectores de gravedad en miniatura, haciendo que tecnologías que antes parecían teóricas se conviertan en realidades tangibles.
El principio de superposición cuántica
La superposición cuántica es un concepto fundamental en la mecánica cuántica que establece que un sistema cuántico puede existir en múltiples estados simultáneamente hasta que se realiza una observación. Los estados NOON son una manifestación de esta idea, donde todos los átomos se encuentran en ambos pozos de un sistema cuántico hasta que se mide su estado. Este avance en la creación de superposiciones podría revolucionar la forma en que entendemos y aplicamos la física cuántica en el futuro.
La investigación de la Universidad de Lieja subraya la importancia de la colaboración entre teoría y experimentación en el ámbito de la física cuántica, demostrando que los conceptos matemáticos y la viabilidad experimental pueden converger en avances significativos que transformen el panorama tecnológico.
