Por qué las partículas cuánticas hacen ruido ✛ ✎

Original: "Quantum Model Of Spin Noise"
arXiv:1407.7620 · 2014-07-29 · arXiv non-exclusive · análisis propio · 1 min
El ruido de las partículas cuánticas es una huella de las mediciones, no campos aleatorios.

Incluso si las partículas cuánticas están en reposo, siguen generando ruido. Ese ruido es como las huellas que quedan tras cada medición. Antes los científicos pensaban que el ruido lo causaban campos aleatorios, pero ahora se ha descubierto que lo crean las propias mediciones.

Un intérprete se distrae con cada susurro en la sala, y una reunión de una hora se convierte en dos. Así funciona un sistema cuántico: cada medición deja una marca y cambia su estado. Los científicos han construido un modelo donde la evolución de las partículas es una cadena de mediciones y evoluciones. Para mediciones fuertes se usan proyectores; para las débiles, elementos POVM con perfil gaussiano.

El ruido crece como la raíz cuadrada del número de partículas. Si hay 100 partículas, el ruido es 10 veces mayor que el de una sola.

Este hallazgo ayuda en las computadoras cuánticas, donde el ruido impide que las partículas conserven la información. Ahora los ingenieros pueden diseñar mejor los esquemas de corrección de errores, sabiendo de dónde proviene el ruido. Y en sensores de precisión, como los magnetómetros, se puede interpretar la señal con mayor exactitud.

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.

R(k) = \frac{N}{4} e^{-t_k/T}
La correlación entre mediciones decae exponencialmente con el tiempo
\sigma[M; t_1] = \frac{1}{2}\sqrt{N}
El ruido crece como la raíz del número de espines
Científicos
Enrico FermiPaul DiracNiels BohrPascual JordanWerner HeisenbergWolfgang Pauli
Conceptos
ruido estadístico espuma de espín número cuántico teorema de la relación entre el espín y la estadística fluctuación fluctuación aleatoria fluctuaciones estocásticas eje de giro fluctuación oscilación inestabilidad función de onda incertidumbre estocástico oscilaciones de neutrinos partícula virtual oscilaciones de redes neuronales espín teoría de la probabilidad vibración