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Carlos Viviescas, investigador y docente Departamento de Física de la Universidad Nacional de Colombia. Foto: Víctor Manuel Holguín/Unimedios

Uno de los más recientes artículos publicados en dicha revista y creado por científicos de la UN se centra en un tema complejo teóricamente, pero de vital importancia para desarrollos tecnológicos actuales y futuros: el entrelazamiento cuántico.

Carlos Viviescas, investigador del Grupo Caos y Complejidad de la Facultad de Física, explica que uno de los estudios divulgados es sobre el planteamiento teórico desarrollado por la estudiante de maestría Ivonne Guevara. “Ella propone una forma novedosa de aproximarnos al problema del entrelazamiento cuántico, a través de las trayectorias cuánticas”.

Para tener una idea aproximada de lo que es el entrelazamiento cuántico y comprender el trabajo de estos jóvenes físicos, hay que desglosar el término.

Carlos Viviescas indica que el entrelazamiento cuántico es una propiedad fundamental de la física que solo se puede describir con la teoría de la mecánica cuántica, que es la encargada de estudiar las partículas más pequeñas de la materia.

Ivonne Guevara describe el entrelazamiento cuántico de esta forma: imagínese un electrón que contiene un espín, ese espín está relacionado con el espín de otro electrón a pesar de que estén muy separados entre sí. Estos electrones al estar correlacionados tiene un estado común de espín y cualquier evento que afecte al espín de uno afectará al del otro. El hecho de que estén correlacionados i.e. que compartan información sobre su estado, es a lo que llamamos entrelazamiento.

Viviescas sostiene que los sistemas microscópicos en física solo se pueden describir con la teoría cuántica, y es bajo ese parámetro que hay que estudiar el entrelazamiento. “Como todos los fenómenos en la mecánica cuántica, el entrelazamiento cuántico es contra-intuitivo, o sea que es muy difícil describirlo en términos que sean comprendidos desde los sentidos”.

El investigador aclara que incluso los físicos no han comprendido teóricamente por completo este fenómeno natural y es por eso que en la actualidad, científicos de varios países del mundo trabajan en el tema.

Y es que desde 1923 los físicos teóricos se percataron de esa peculiaridad física, pero solo desde la década de los 80 se comenzó a ver que esa característica fundamental de los sistemas cuánticos podía tener una potencialidad tecnológica enorme.

“Nosotros lo que logramos proponer es una forma original de atacar dos problemas a la vez. Por un lado el cómo caracterizar el entrelazamiento cuántico, cómo cuantificarlo, que es un problema que está abierto. La teoría está todavía muy mezclada con unas fórmulas matemáticas que están muy lejos de la intuición física que tenemos”, destaca el profesor Viviescas.

“De otro lado -dice Viviescas-, Ivonne propone una forma novedosa de aproximarnos al problema que es utilizando el concepto de trayectorias cuánticas, que es la medición continua que se hace al sistema de entrelazamiento cuántico mientras es analizado”. Es importante aclarar que esta propuesta fue hecha previamente por el profesor Viviescas y algunos colegas de él (André R. R. Carvalho, Marc Busse, Olivier Brodier, Carlos Viviescas and Andreas Buchleitner Phys. Rev. Lett. 98, 190501 (2007)). El trabajo de Guevara se fundamentó en desarrollar la idea a partir de algunas aplicaciones específicas y mostrar que el modelo es aplicable para determinados sistemas cuánticos abiertos.

Uno de los aportes del trabajo es que también hay una propuesta experimental, en la que los científicos del Departamento de Física de la UN dan instrucciones de cómo mirar las trayectorias cuánticas y cómo hacerlo.

“La propuesta que tenemos está pensada para un sistema óptico, pero realmente se puede aplicar a cualquier sistema de dos elementos básicos de información cuántica. La esperanza es que algún grupo de investigación en el mundo que tenga la capacidad tecnológica lo realice”, asegura Carlos Viviescas.

Esta clase de trabajos demuestran el nivel de investigación alcanzado por los grupos de la Universidad Nacional de Colombia y el hecho de que es posible llegar a las grandes publicaciones especializadas, como lo han hecho estudiantes y profesores del Grupo de Caos y Complejidad, liderado por el profesor Thomas Dittrich.