En 1946, Felix Bloch predijo que, incluso sin campo magnético externo, en un conjunto de espines existe un momento magnético fluctuante. Crece como la raíz cuadrada del número de partículas, y en muestras pequeñas este ruido puede superar la polarización térmica. Durante mucho tiempo se describió mediante campos fluctuantes fenomenológicos, lo que requería suposiciones adicionales. El nuevo trabajo muestra que el ruido es una huella de las propias mediciones y puede derivarse del formalismo estándar de los sistemas cuánticos abiertos.
Imagina a un intérprete que se distrae con cada susurro en la sala, y una reunión de una hora se convierte en dos. Así también un sistema cuántico: cada medición deja una marca, cambiando su estado. Los autores construyeron un modelo donde la evolución de un conjunto de espines es una secuencia de operaciones cuánticas: medición y evolución. La interacción con el entorno se describe mediante un mapa CPTP, y la interacción con el detector, mediante operadores de medición. Para mediciones fuertes se utilizan proyectores sobre subespacios con magnetización fija; para mediciones débiles, elementos POVM con perfil gaussiano.
La estadística de la segunda medición se correlaciona con la primera, pero la correlación desaparece para intervalos de tiempo grandes o mediciones débiles. Para estados iniciales arbitrarios, excepto la primera medición, la estadística coincide con el caso de un estado mixto. Esto significa que el ruido no depende de cómo se preparó el sistema, si ha pasado suficiente tiempo.
Antes, el ruido de espín se describía mediante campos fluctuantes fenomenológicos, lo que requería suposiciones adicionales. Ahora se muestra que el ruido está completamente determinado por las mediciones cuánticas y la evolución, sin introducir campos aleatorios. Este enfoque simplifica el análisis y abre el camino hacia una descripción unificada del ruido en diversas tecnologías cuánticas.
El intérprete que se distraía con los susurros finalmente aprendió a ignorarlos. Así también los científicos ahora ven que el ruido no es una molestia, sino una consecuencia directa de cómo hacemos preguntas al sistema cuántico. Y cuanto más precisa es la pregunta, más fuerte es la respuesta.
En 1946, Felix Bloch predijo que, incluso sin campo magnético externo, en un conjunto de espines existe un momento magnético fluctuante proporcional a la raíz del número de partículas. Este efecto no se confirmó experimentalmente hasta décadas después.