Experimentos con estados entrelazados arrojan luz sobre las posibilidades de los fenómenos cuánticos
«El objetivo principal del proyecto OAMGHZ era crear un estado entrelazado con tres fotones altamente dimensional utilizando el momento angular orbital (OAM) de la luz», explica el coordinador del proyecto, el Dr. Mehul Malik de la Universidad de Viena (Austria), beneficiario de una beca internacional de fase de retorno Marie Skłodowska-Curie financiada por la Unión Europea. El proyecto OAMGHZ utilizó una técnica llamada «borrado cuántico» (quantum erasure) que permite entrelazar dos pares independientes de partículas entrelazadas sin un pasado común. Hasta el momento, este tipo de experimentos se había centrado en el entrelazamiento bidimensional o en qubits. Sin embargo, en el proyecto OAMGHZ se pretendía diseñar un método para crear estados multifotónicos de alta dimensionalidad entrelazados en OAM. El proyecto se inició con el diseño de un dispositivo de múltiples entradas y múltiples salidas para OAM, con el fin de separar y recombinar fotones. El dispositivo resultó ser demasiado complejo para implementarlo en la escala de un experimento multifotónico, así que se desarrolló un dispositivo alternativo parecido a un divisor polarizador de haz capaz de separar y mezclar el OAM de los fotones entrantes. «Nos convertimos en el primer grupo del mundo que lograba crear un estado entrelazado de más de dos partículas, con más de dos dimensiones entrelazadas», recuerda Malik. «También desarrollamos un algoritmo llamado MELVIN que generaba experimentos cuánticos con el fin de crear otros cincuenta estados entrelazados únicos multifotónicos y de alta dimensionalidad». Implicaciones para el mundo real Los estados multifotónicos de alta dimensionalidad entrelazados en OAM son interesantes para los investigadores porque se podrían utilizar ondas de luz para transportar cantidades ingentes de información con un nivel de seguridad mayor que lo posible en la actualidad. Además, estos estados entrelazados ofrecen a los investigadores la ocasión de realizar pruebas fundamentales de la teoría cuántica que podrían tener efecto sobre el mundo real. Por ejemplo, una futura red de Internet cuántica sería un lugar donde estos estados podrían tener aplicaciones muy útiles como portadores de información. Esta investigación podría beneficiar a la industria emergente de las comunicaciones cuánticas y también ser ventajosa para otros investigadores que trabajan en los campos de la óptica cuántica, el entrelazamiento cuántico y la comunicación cuántica. Además, se desarrolló un método criptográfico cuántico por capas en el cual tres partes comparten información segura de forma asimétrica. «Los estados entrelazados asimétricos, como el que creamos nosotros, constituyen una nueva dirección en los estudios experimentales del entrelazamiento y permitirán desarrollar redes cuánticas complejas y multinivel en el futuro», dice Malik. Después de finalizar el proyecto OAMGHZ en junio de 2015, Malik y su equipo han podido trabajar para crear estados entrelazados de alta dimensionalidad todavía más complejos sobre la base de los experimentos generados por su algoritmo MELVIN. «También estamos ampliando las capacidades del algoritmo para aplicarlo a otros problemas mecanicocuánticos complicados», añade para concluir.
Palabras clave
OMAGHZ, experimentos con estados entrelazados, OAM, momento angular orbital, MELVIN
