Por primera vez se demuestra experimentalmente la existencia de correlaciones más fuertes que las binarias

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Dos posibles explicaciones para el proceso de medición cuántica: (a) Una medición binaria que genera el resultado final en dos pasos (primero descartando uno de los tres resultados, luego seleccionando entre los dos resultados restantes), o (b) una medida ternaria que selecciona entre los tres resultados a la vez. Crédito: Hu et al. © 2018 American Physical Society

Por primera vez, los físicos han demostrado experimentalmente correlaciones cuánticas ternarias en lugar de binarias entre objetos entrelazados. Los resultados muestran que el proceso de medición cuántica no se puede describir como un proceso binario (con dos resultados posibles), sino que se deben considerar mediciones ternarias más fuertes que las binarias (que tienen tres resultados posibles) para comprender completamente cómo funciona la medición cuántica el proceso.

Los físicos, Xiao-Min Hu y coautores de China, Alemania, España y Hungría, han publicado un paper sobre las correlaciones más fuertes que las binarias (stronger-than-binary) en una edición reciente de Physical Review Letters.

«Descubrimos y verificamos experimentalmente la existencia de mediciones ternarias genuinas», dijo el coautor Matthias Kleinmann de la Universidad de Siegen en Siegen, Alemania, y la Universidad del País Vasco en Bilbao, España, a Phys.org. «Las conclusiones experimentales son independientes de cualquier teoría subyacente (aquí: teoría cuántica) y establecen que las mediciones ternarias son una característica genérica de la naturaleza».

Hasta ahora, se había predicho teóricamente que existirían correlaciones más fuertes que las binarias, pero esta es la primera vez que se han observado experimentalmente. En sus experimentos, los investigadores enredaron dos qutrits fotónicos, cada uno de los cuales tiene tres estados posibles (0, 1 y 2), en lugar de solo dos (0 y 1) en cuanto a los qubits. Luego enviaron los qutrits a diferentes laboratorios donde se midió el estado de cada qutrit, permitiendo determinar la fuerza de las correlaciones entre los dos qutrits.

Si el proceso de medición cuántica fuera binario, las mediciones podrían describirse como un proceso de dos pasos en el que, el primero de los tres posibles resultados de medición es descartado por un mecanismo clásico, y luego una medida binaria cuántica selecciona entre los dos restantes. En este proceso de medición binaria, la máxima correlación entre dos objetos entrelazados no puede exceder un cierto valor.

En sus experimentos, los investigadores demostraron que la fuerza de las correlaciones entre los qutrits enredados supera este valor máximo. Para ello, realizaron un experimento de tipo campana en el que demostraron que las correlaciones observadas violan la desigualdad máxima para las correlaciones binarias que no señalan con una significación estadística muy alta, que corresponde a desviaciones estándar de 9.3 . Los resultados implican que el proceso de medición en la teoría cuántica no puede explicarse mediante el proceso de dos pasos con mediciones binarias. En cambio, el proceso de medición aquí es genuinamente ternario, donde la medida cuántica ternaria selecciona entre los tres estados posibles a la vez.

En general, los investigadores explican que las observaciones de correlaciones más fuertes que binarias no contradicen la evidencia experimental previa de correlaciones binarias, pero añaden nuevas posibilidades sobre cómo funciona el proceso de medición cuántica en el nivel más fundamental.

«Ahora que hemos establecido las herramientas teóricas y los métodos experimentales para comprender y crear correlaciones ternarias, pretendemos avanzar en dos direcciones», dijo Kleinmann. «Primero, esperamos aplicaciones tecnológicas (por ejemplo, en la extracción de aleatoriedad) y, en segundo lugar, ahora estamos utilizando nuestros resultados como una nueva base para una comprensión más profunda de la teoría cuántica».

Fuente: https://phys.org/news/2018-05-stronger-than-binary-experimentally.amp

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