Una cosa lleva a la otra. Parece obvio, pero en el ámbito cuántico, el dicho no siempre es cierto. Un nuevo dispositivo cuántico puede mezclar una secuencia de dos eventos para que tengan lugar en ambos órdenes simultáneamente, los investigadores informan en un documento en prensa en Letras de revisión física .

“En la vida cotidiana, estamos acostumbrados a pensar en eventos que tienen un orden definido”, dice la física Jacqui Romero de la Universidad de Queensland en Australia. Por ejemplo, en la mañana, puede lavarse los dientes antes de lavarse la cara, o viceversa. Pero en el ámbito cuántico, ambos pueden ser verdaderos al mismo tiempo.

El dispositivo, conocido como interruptor cuántico, funciona al colocar partículas de luz a través de una serie de dos operaciones, etiquetadas como A y B, que alteran la forma de la luz. Estos fotones pueden viajar a lo largo de dos caminos separados hacia A y B. A lo largo de un camino, A pasa antes que B, y por el otro, B pasa antes que A.

El camino que toma el fotón está determinado por su polarización, la dirección en la que se mueven sus ondas electromagnéticas, arriba y abajo o de lado a lado. Los fotones que tienen polarización horizontal experimentan primero la operación A y aquellos con experiencia de polarización vertical B primero.

Pero, gracias a la propiedad cuántica contraintuitiva de la superposición, el fotón puede estar polarizado tanto horizontal como verticalmente de una vez. En ese caso, la luz experimenta tanto A antes de B, y B antes de A, Romero y sus colegas informan.

Los resultados marcan “los primeros pasos hacia el control de un nuevo régimen de física cuántica”, dice el físico Giulio Chiribella de la Universidad de Oxford y la Universidad de Hong Kong, cuyo equipo propuso la idea del interruptor cuántico pero no participó en el experimento. .

Otro equipo de investigadores había construido previamente un interruptor cuántico similar, pero el nuevo dispositivo elimina la ambigüedad. En el cambio cuántico anterior, si A venía antes que B, la luz pasaba a través de una parte ligeramente diferente del aparato que si B venía antes que A. Esa diferencia hacía que el reclamo de realizar simultáneamente dos operaciones idénticas en ambos órdenes fuera menos claro. En el interruptor de Romero y sus colegas, la luz pasa por el mismo lugar, independientemente de qué operación esté primero.

El interruptor cuántico podría ser útil en comunicación cuántica y computación cuántica ( SN: 31/3/18, p. 12 ) Una nueva y extraña superpotencia que proporciona el interruptor cuántico es la capacidad de comunicarse a través de canales donde cualquier información que entra es codificada , Romero y sus colegas informan en un documento publicado el 19 de julio en arXiv.org.

Imagina llamar a un amigo por una línea telefónica que distorsionó por completo tu voz. Si envió esa misiva indescifrable a través de otra línea telefónica ruidosa, su mensaje no sería más que ruido. Eso es no necesariamente cierto cuando se usa un interruptor cuántico . Los investigadores demostraron que, si los fotones pasan a través de dos canales ruidosos en un canal A de superposición, atravesando el canal B y simultáneamente B antes que A, se puede extraer cierta información.

“Esta es una de las cosas que encontré más mágica”, dice Chiribella.


Nota del editor: Esta historia se actualizó el 23 de agosto de 2018, para observar el papel de Giulio Chiribella en el desarrollo de la idea del cambio cuántico.