Aumentan al extremo la precisión de las medidas entrelazando átomos

Los átomos pueden ser usados como instrumentos de medida de altísima precisión. Al igual que ocurre con la medida del tiempo, hay un límite fundamental en la precisión, el llamado "límite Poissoniano" que hasta el momento se creía imposible de traspasar. Ahora, investigadores del Cluster of Excellence QUEST (Centro para la Ingeniería Cuántica y la Investigación del Espacio-tiempo) de la Universidad Leibniz en Hanover (Alemania), en colaboración con científicos de Italia, Dinamarca y de la Universidad del País Vasco e Ikerbasque han traspasado este límite. Los resultados de este estudio han sido publicados esta semana en la revista 'Science'.   El teorema del límite Poissoniano se atribuye al matemático francés Siméon-Denis Poisson y da una aproximación al problema de la distribución binomial -los dos estados internos entre los que oscila un átomo. Científicos de la UPV explican que "los átomos se comportan como un gran número de dados. Si se tiran 100 dados simultáneamente y se cuenta el número de resultados pares e impares, el resultado más típico es 50 pares y 50 impares.
   Sin embargo, frecuentemente se encuentran pequeñas desviaciones de este resultado, como 48 pares y 52 impares. Estas desviaciones del valor esperado también se encuentran en el caso de los átomos, y la manera en la que se reparten obedece a la distribución descrita por el "límite Poissoniano".
   Este grupo de cientícos ha descubirto que utilizando la Mecánica Cuántica se pueden hacer mediciones más exactas que el "límite Poissoniano". La Mecánica Cuántica predice que dos átomos pueden estar "entrelazados" entre sí.
   Estos átomos forman una pareja en el cual es imposible distinguir qué átomo es cada uno. "En una serie de medidas, se ha demostrado que estos pares de átomos entrelazados son apropiados para medidas de alta precisión por encima del límite Poissoniano", dice el doctor Philipp Hyllus, físico del departamento de Física Teórica e Historia de la Ciencia, Facultad de Ciencia y Tecnología de la UPV/EHU, e Ikerbasque.
   En los experimentos de Hanover se ha demostrado que tales pares de átomos entrelazados se pueden producir a temperaturas extremadamente bajas. Para este propósito, los científicos enfriaron alrededor de diez mil átomos de rubidio hasta cerca de la temperatura más baja posible, de hecho una millonésima de grado por encima del cero absoluto.
   Así han puesto de manifiesto la producción de pares entrelazados. Los átomos de rubidio se comportan como pequeños imanes: su estructura interna obedece a campos magnéticos externos. Los átomos inicialmente preparados en posición horizontal forman pares con orientación arriba/abajo, que se corresponden con los resultados pares o impares de los dados.
   Ahora, el entrelazamiento es una parte fundamental de nuestra comprensión de la naturaleza y su existencia se ha demostrado en multitud de experimentos. "Este proceso permitirá a los futuros relojes atómicos sacar ventajas del entrelazamiento, al que Einstein tachó de fantasmagórica acción a distancia", añade Hyllus

Fuentes: Europa Press