Físicos han demostrado que dos conceptos desarrollados independientemente, la coherencia cuántica y la no clasicidad de la luz, surgen de los mismos recursos subyacentes.

La capacidad de explicar fenómenos aparentemente distintos dentro de un marco único ha sido durante mucho tiempo una aspiración satisfactoria en física, y aquí también puede tener aplicaciones potenciales para las tecnologías de información cuántica.

Los físicos, Kok Chuan Tan, Tyler Volkoff, Hyukjoon Kwon y Hyunseok Jeong, en la Universidad Nacional de Seúl, han publicado un artículo sobre su trabajo en una edición reciente de Physical Review Letters.

“Los resultados unifican dos nociones bien conocidas pero desarrolladas independientemente en la teoría cuántica de la información y la óptica cuántica: el concepto de coherencia cuántica desarrollado recientemente basado en el marco de las teorías cuánticas de recursos y la noción de no clasicidad de la luz que se estableció desde la década de 1960 basada en la teoría cuántica de la luz”, dijo Jeong a Phys.org.

Como explicó Jeong, una pregunta importante en física es cómo trazar la línea entre “cuántico” y “clásico” y cómo cuantificar el grado “cuántico”. En su nuevo trabajo, los físicos desarrollaron un procedimiento que cuantifica la cantidad de coherencia en una superposición de estados coherentes. Esta información esencialmente dice lo “cuántico” frente a lo “clásico” que son estos estados, lo cual es útil para muchas tareas de información cuántica.

En el proceso de hacer esto, los científicos encontraron que el mismo recurso que mide la coherencia también se puede usar para medir la no clasicidad de la luz. Este hallazgo ayuda a explicar algunas observaciones previas, como que tanto la coherencia como la luz no clásica se pueden convertir en entrelazamientos cuánticos. Como muestran los nuevos resultados, esto se debe a que la luz no clásica puede interpretarse como una forma de coherencia.

“Creo que siempre es interesante aplicar nuevas ideas a los conceptos antiguos para ver si podemos obtener una visión adicional”, dijo Tan. “En este caso, la teoría de recursos de la coherencia es una herramienta relativamente nueva disponible para la comunidad, mientras que la luz no clásica es, comparativamente hablando, un concepto mucho más antiguo de un campo de estudio maduro. Al proporcionar una conexión entre los dos conceptos, nuestra esperanza es para poder crear sinergia, donde las herramientas y los conocimientos que obtenemos de la coherencia se pueden utilizar para lograr una mayor comprensión del funcionamiento interno de la luz no clásica y viceversa. Por ejemplo, nuestro trabajo sugiere que el hecho de que la coherencia y la luz no clásica se entrelazan no es un mero accidente”.

Añadió que la unificación de estos dos conceptos puede abrir las puertas a descubrimientos inesperados en el futuro.

“Luego está esta idea de la unificación”, dijo. “La parsimonia es una virtud en lo que respecta a la física, por lo que hay un atractivo inherente en tener un marco único en lugar de tratar las cosas por separado. Mostramos que esto es posible, pero no necesariamente sencillo. El hecho de que hay una manera de tratar la coherencia discreta del sistema y la luz no clásica continua en pie de igualdad también sugieren métodos para estudiar los efectos no clásicos que surgen de la intersección de estos dos regímenes. Este régimen intermedio puede conducir posiblemente a nuevos e interesantes fenómenos cuánticos”.

En el futuro, los investigadores planean investigar más a fondo la conexión entre los dos fenómenos, con la esperanza de que pueda conducir a aplicaciones prácticas.

“Por ahora, todavía estamos en las primeras etapas de tratar de aprovechar este paralelismo entre la coherencia y la luz no clásica”, dijo Tan. “Hay algunas aplicaciones prometedoras de coherencia que pueden trasladarse, con algunas disputas, por supuesto, a la variable continua, el lado de la luz cuántica de las cosas y viceversa que estamos investigando.

“Como mencionamos anteriormente, también estamos interesados en estudiar el régimen donde la luz no clásica interactúa con sistemas discretos, como espines o átomos. Este es un componente clave de la información cuántica y la tecnología de comunicación donde la luz interactúa con la materia es común, por lo que estamos esperanzados en que la no clasicidad en este régimen puede eventualmente convertirse para realizar alguna tarea útil”.

Fuente: europapress.es