Gato cuántico de 120 fotones exprés
El gato cuántico es un estado de luz propuesto por Schrödinger: los fotones se comportan como una moneda giratoria, mostrando cara y cruz a la vez. Los físicos crearon tal 'moneda' de 120 fotones, moviéndose a la velocidad de la luz en una trampa de luz. Normalmente, un sistema grande colapsa rápidamente a una sola opción debido al aumento del desorden (entropía).
La solución resultó elegante: un interruptor cuántico (qubit) se acopló a la luz y se aplicó un truco matemático que mantiene el equilibrio por sí mismo. Incluso con interferencias, la precisión superó el 96%, y sin ellas, el método es impecable. Sorprendentemente: el récord anterior de 40 fotones se triplicó. Estos gatos tan grandes ayudarán a explorar el límite entre las maravillas cuánticas y el mundo cotidiano, además de servir como sensores ultrasensibles y base para computadoras cuánticas confiables, basándose en los desarrollos de von Neumann. La evaluación de la dualidad la proporciona una técnica especial inventada por Wigner.
Resumen original
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2606.03293
Large-size cat states are especially meaningful and fundamental for exploring the quantum-to-classical transition, as well as promising resources for quantum metrology and fault-tolerant quantum computation. However, amplifying the magnitude of cat states remains challenging because of the growing fragility under decoherence. We propose to generate large cat states by using the dynamical invariant of hybrid qubit-bosonic systems under Hermitian or non-Hermitian time-dependent Hamiltonian. It is a study with the universal quantum control (UQC) theory, in which the system dynamics is analyzed in the ancillary picture via a unitary transformation conditional on the qubit state. The controllable dynamics that can be encoded in the evolution of the dynamical invariant is presented by the Heisenberg equation, which imposes constrains on the Hamiltonian. When the qubit is prepared in a balanced superposed state, the bosonic mode can evolve deterministically from the vacuum state to the cat state of a mean photon number over $$120$$. In the Hermitian case, the generation is perfect; and in the non-Hermitian case, the fidelity is over $$0.962$$. Our protocol can also be applied to the generation of the intrinsic cat states and the four-component cat states of large size. Through the preparation of macroscopic quantum states, our work essentially advances UQC to hybrid discrete-continuous variable systems.
El récord anterior para la luz de gato era de unos 40 fotones. El nuevo resultado triplica esa cifra.
En la novela 'El ladrón cuántico' de Hannu Rajaniemi se usan estados cuánticos para almacenar la personalidad; los grandes estados de gato podrían ser un paso hacia esa exótica posibilidad.