La computadora cuántica de IBM conecta dos revoluciones cuánticas

La computadora cuántica de IBM conecta dos revoluciones cuánticas

febrero 26, 2021 0 Por RenzoC

«Es posible realizar experimentos de física fundamental en la computadora cuántica IBM Q de acceso remoto», dice Marc-André Dupertuis, físico de la Escuela de Ciencias Básicas de la EPFL. Trabajando con Nicolas Schwaller, un estudiante de maestría en Física en EPFL, y Clément Javerzac-Galy, co-CEO de la compañía de fotónica Miraex, los tres científicos hicieron su trabajo estudiando un sistema compuesto por dos elementos cuánticos separados, representados en ‘IBM Q como bits cuánticos superconductores.

EPFL ya tiene una relación de larga data con la famosa computadora cuántica de IBM, con dos equipos de estudiantes que terminaron en segundo lugar en la «competencia IBM Q» anual en 2018 y 2020.

El trabajo se publica en Physical Reviews A. «Pudimos confirmar indirectamente que la dualidad de cada bit cuántico puede desactivarse por completo o ajustarse a cualquier cantidad deseada controlando el grado de entrelazamiento del par», dice Dupertuis.

Revolución cuántica No. 1: dualidad onda-partícula

La dualidad onda-partícula es la idea de que cualquier partícula o entidad cuántica puede describirse como una partícula o una onda, siendo los ejemplos más famosos los fotones (partículas de luz) y los electrones. El concepto se ha debatido desde las primeras eras de la mecánica cuántica y catalizó la primera revolución cuántica a principios del siglo XX, impulsada por un debate histórico entre los físicos legendarios Albert Einstein y Niels Bohr.

Durante el siglo pasado, los experimentos han resaltado los aspectos extremadamente contradictorios de la dualidad onda-partícula, resumidos por el experimento de Young para electrones de «doble rendija» que muestra que la materia podría realmente comportarse no solo como una partícula sino alternativamente a veces. mejor experimento de física «.

Revolución cuántica No. 2: entrelazamiento cuántico

Pero luego, una segunda revolución cuántica comenzó en la década de 1930, cuando Einstein y Erwin Schrödinger descubrieron un fenómeno aún más extraño: el entrelazamiento cuántico, que ocurre cuando dos o más partículas comparten un solo estado cuántico compuesto incluso cuando están separadas por distancias cósmicas.

El enredo realmente se apoderó de la imaginación científica y secular cuando John Bell y Alain Aspect demostraron teórica y experimentalmente, en las décadas de 1960 y 1980, respectivamente, que de hecho estaba conectado a una no localidad fundamental en física que Einstein describió como «acción. Fantasmal a distancia». «. Hoy, al igual que la dualidad onda-partícula, el entrelazamiento ha provocado aplicaciones tecnológicas de próxima generación, sobre todo la manipulación paralela de objetos cuánticos, que es fundamental para la computación cuántica.

Ambas revoluciones se unieron en una computadora cuántica

Pero no fue hasta 2010 que un artículo histórico de los físicos Matthias Jakob y János Bergou señaló que la dualidad onda-partícula de cada sistema está en realidad estrechamente controlada por el entrelazamiento mutuo entre ellos. Sin embargo, este resultado fundamental pasó sin pruebas experimentales durante más de una década.

Hasta que la tecnología cuántica llegó a Internet. «Utilizando la computadora cuántica IBM Q, verificamos experimentalmente por primera vez la relación que vincula estrechamente el entrelazamiento cuántico y la dualidad onda-partícula», dice Dupertuis. «Informamos la verificación experimental de esta relación, uniendo la primera y la segunda revolución cuántica a través de estos dos descubrimientos fundamentalmente importantes pero muy diferentes, reunidos en un experimento único de este tipo».