Un equipo internacional de investigadores ha logrado un avance que desdibuja las fronteras entre la física cuántica y la clásica. Este descubrimiento, liderado por la Universidad Estatal de Luisiana (LSU) y la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), ha permitido observar comportamientos cuánticos dentro de sistemas de luz clásica, algo previamente impensable cuando la teoría cuántica nació.
Al encender una linterna, nadie imaginaría que su luz, aparentemente simple, pudiera encerrar secretos cuánticos. Este hallazgo desvela cómo lo cotidiano puede ocultar aspectos revolucionarios de la física. La investigación, publicada en la revista PhotoniX, utiliza sofisticadas técnicas para fragmentar un campo de luz pseudotérmica, revelando propiedades cuánticas que podrían tener aplicaciones revolucionarias.
Explorando los límites entre lo clásico y lo cuántico
Desde hace décadas, la física busca comprender dónde termina el mundo clásico y comienza el cuántico. La luz térmica, tradicionalmente considerada clásica, se utilizó durante el siglo XX para explorar la dualidad onda-partícula, uno de los pilares de la mecánica cuántica. Sin embargo, esta investigación va más allá al mostrar que un campo clásico también puede exhibir dinámicas cuánticas.
Este hallazgo demuestra que incluso un sistema clásico puede albergar dinámicas cuánticas ocultas
Chenglong You
Mediante el uso de técnicas de detección de fotones y mediciones de momento angular orbital (OAM), los investigadores proyectaron un campo de luz pseudotérmica en subsistemas de multiphotones. El resultado fue sorprendente: aunque la mayoría de los subsistemas mostraban propiedades clásicas, algunos exhibieron coherencia cuántica, incluyendo patrones de interferencia similares a los observados en sistemas de fotones entrelazados.
El papel de la coherencia cuántica
Para comprender el impacto del descubrimiento, es crucial entender qué es la coherencia cuántica. En palabras simples, la coherencia cuántica describe cómo las partículas cuánticas, como los fotones, pueden interferir entre sí de manera que su comportamiento no puede explicarse por la física clásica. Este fenómeno se manifiesta en patrones de interferencia que son característicos de sistemas cuánticos.
En este estudio, los investigadores lograron medir estas propiedades en subsistemas de hasta cuarenta fotones. Los subsistemas con coherencia clásica presentaron dinámicas predecibles, mientras que los que mostraban coherencia cuántica desafiaron nuestras expectativas tradicionales. Este contraste abre la puerta a nuevas formas de estudiar sistemas cuánticos en entornos controlados.
Aplicaciones potenciales
Las implicaciones tecnológicas de este descubrimiento no se dejan esperar. Una de las principales barreras para las tecnologías cuánticas, como los ordenadores y sensores cuánticos, es su sensibilidad a la decoherencia, es decir, la pérdida de propiedades cuánticas debido a interacciones con el entorno. Este estudio proporciona una plataforma para mitigar este problema.
En concreto, las técnicas utilizadas podrían aplicarse en imagen cuántica y sensores mejorados cuánticamente. Por otra parte, el descubrimiento de dinámicas cuánticas dentro de sistemas clásicos podría facilitar el desarrollo de tecnologías cuánticas escalables que operen a temperatura ambiente, algo que actualmente es un gran desafío.
Colaboración internacional y financiación
Este trabajo representa un esfuerzo conjunto entre instituciones de Estados Unidos y México. Además de LSU y UNAM, la investigación contó con el apoyo de diversas agencias de financiamiento, como la Oficina de Investigación del Ejército de EE.UU., el Departamento de Energía y la Fundación Nacional de Ciencias.
La colaboración también destaca la importancia de combinar recursos y talentos de diferentes países para abordar preguntas fundamentales de la ciencia. En este caso, el equipo integró enfoques teóricos y experimentales para lograr un avance significativo.
Referencias
- You C, Hong M, Mostafavi F, Ferdous J, de J. León-Montiel R, Dawkins RB, Magaña-Loaiza OS. “Isolating the classical and quantum coherence of a multiphoton system.” PhotoniX. 27 Nov 2024. https://doi.org/10.1186/s43074-024-00153-4
Cortesía de Muy Interesante
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