Constelaciones de Majorana de algunos de los estados más cuánticos en varias dimensiones. Crédito: Luis L. Sánchez Soto
Los investigadores desarrollan un método para determinar cuán cuántico es el estado de un sistema.
Los objetos grandes, como pelotas de béisbol, vehículos y planetas, se comportan de acuerdo con las leyes clásicas de la mecánica formuladas por Sir Isaac Newton. Los pequeños, como los átomos y las partículas subatómicas, se rigen por la mecánica cuántica, donde un objeto puede comportarse como una onda y una partícula.
El límite entre los reinos clásico y cuántico siempre ha sido de gran interés. Investigación reportada en Ciencia cuántica AVS, de AIP Publishing, considera la cuestión de qué hace que algo sea “más cuántico” que otro: ¿hay alguna manera de caracterizar la “cuántica”? Los autores informan que han encontrado una manera de hacer precisamente eso.
El grado de cuántica es importante para aplicaciones como computación cuántica y detección cuántica, que ofrecen ventajas que no se encuentran en sus contrapartes clásicas. Comprender estas ventajas requiere, a su vez, comprender el grado de cuántica de los sistemas físicos involucrados.
En lugar de proponer una escala cuyos valores estarían asociados con el grado de cuántica, los autores de este estudio miran los extremos, es decir, aquellos estados que son más cuánticos o menos cuánticos. El autor Luis Sánchez-Soto dijo que la idea del estudio surgió de una pregunta planteada en una reunión científica.
“Estaba dando un seminario sobre este tema cuando alguien me hizo la pregunta: ‘Ustedes en óptica cuántica siempre hablan sobre los estados más clásicos, pero ¿qué pasa con la mayoría de los estados cuánticos?’”, Dijo.
Desde hace mucho tiempo se entiende que los llamados estados coherentes pueden describirse como cuasi-clásicos. Los estados coherentes ocurren, por ejemplo, en un láser, donde la luz de múltiples fuentes de fotones está en fase, lo que las convierte en el menor cuanto de estados.
Un sistema cuántico a menudo se puede representar matemáticamente por puntos en una esfera. Este tipo de representación se llama constelación de Majorana y, para estados coherentes, la constelación es simplemente un punto único. Dado que estos son los estados menos cuánticos, los más cuánticos tendrían constelaciones que cubren una mayor parte de la esfera.
Los investigadores analizaron varias formas en que otros científicos han explorado la cuántica y consideraron la constelación de Majorana para cada forma. Luego preguntaron cuál es el conjunto de puntos distribuidos más uniformemente en una esfera para este enfoque.
Cuando Sánchez-Soto y sus colegas consideraron la cuestión de la cuántica, se dieron cuenta de que era un proyecto matemático “de inmensa belleza”, además de ser útil.
Referencia: “Estados cuánticos extremos” de Aaron Z. Goldberg, Andrei B. Klimov, Markus Grassl, Gerd Leuchs y Luis L. Sánchez-Soto, 17 de noviembre de 2020, Ciencia cuántica AVS.
DOI: 10.1116 / 5.0025819
