Les futures tecnologies quàntiques

En general, quan els físics realitzen l'entrellaçament quàntic entre partícules ja sigui amb qubits, àtoms, fotons, electrons, etc., totes aquestes partícules es distingeixen d'alguna manera. Recentment, els físics han demostrat la viabilitat de generar entrellaçaments entre partícules que són completament idèntiques. Curiosament, aquest cas existeix només per la indistingibilitat de les partícules, ja que no tenen cap interacció entre elles.

Per tal de que dues partícules idèntiques, preparades de manera independent, es connectin, han de compartir una regió d'espai amb una proximitat física estreta, es a dir, les formes d'ones de les partícules s'han de superposar espacialment, almenys parcialment. Si no hi ha superposició espacial, no hi ha cap entrellaçament. Si hi ha un solapament espacial parcial i es realitzen mesures a la regió de solapament, hi ha un entrellaçament condicional amb certa probabilitat. Només quan les formes d'ona presenten una superposició espacial completa, sempre hi ha un entrellaçament, encara que la quantitat d'entrellaçament depèn, tant de la mida, com de la forma de les formes d'ona.

El principal resultat del nou estudi és que els físics van desenvolupar un procediment per extreure directament l'entrellaçament que es produeix quan les funcions de l'ona es superposen completament i després utilitzen aquest entrellaçat com a recurs per a diverses aplicacions. Per fer-ho, van ampliar el concepte de LOCC (operacions locals i comunicació clàssica), que normalment s'utilitza per quantificar l'entrellaçament entre partícules distingibles, a les que no es poden distingir. Això requereix definir operacions LOCC espacials o sLOCC, que permeten quantificar l'entrellaçament explotable contingut en un estat de partícules idèntiques preparades independentment i utilitzar-lo, per exemple, per a un protocol de teletransport.
L'estudi, indica que un mecanisme bàsic per entrellaçar es pot realitzar simplement aportant partícules idèntiques independents per superposar-se espacialment.

Els físics esperen que sigui possible realitzar experimentalment amb el nou procediment utilitzant mètodes senzills. Per exemple, una implementació simple pot ser obtinguda mitjançant una configuració fotònica Hanbury Brown i Twiss modificada amb polaritzadors ortogonals col·locats abans de la detecció.
En el futur, aquest nou tipus d'entrellaçament podria tenir aplicacions en àrees que van des de xarxes quàntiques fins a experiments de Bell, entre d'altres usos.


Font: Universitat de Palerm