Átomos entrelazados en el espacio: un nuevo tipo de conexión cuántica ⚡ экспресс
El entrelazamiento de dos átomos separados espacialmente se logra normalmente a través de sus estados internos. En este trabajo se demuestra que, en un sistema de dos átomos neutros separados, el bloqueo de Rydberg y el retroceso del fotón durante la excitación de Rydberg pueden provocar un desplazamiento de un átomo de varias micras si el segundo átomo bloquea la excitación. Tras la recaptura de los átomos con trampas ópticas, se forma un estado entrelazado en el que se correlacionan sus posiciones espaciales. El estado resultante es un estado de Bell de dos átomos, donde cada átomo está en una superposición de dos ubicaciones separadas por hasta cientos de micras. Este enfoque permite crear estados entrelazados macroscópicos valiosos para el procesamiento cuántico de la información.
Normalmente el entrelazamiento cuántico une propiedades internas, pero aquí por primera vez se entrelazan las posiciones de dos átomos. Como una pareja de bailarines, el movimiento de uno solo es posible si el compañero se queda quieto — pero quién se moverá exactamente no se sabe de antemano debido a la incertidumbre cuántica.
El secreto está en los átomos gigantes: con una precisa espectroscopia láser, el electrón salta a una órbita lejana y el átomo se hincha miles de veces. Los átomos inflados se repelen fuertemente y no pueden excitarse al mismo tiempo. En el experimento, un pulso láser que viaja a la velocidad de la luz empujaba un átomo. Si este se convertía en gigante, el segundo se quedaba quieto, y viceversa. Así nacía el entrelazamiento de posiciones: uno desplazado, el otro no, pero sin determinar cuál es cuál.
La distancia entre las posibles posiciones es de cientos de micras. Para los átomos, eso es como separar a dos personas por kilómetros. Este entrelazamiento espacial promete ser un puente entre los elementos cuánticos estacionarios y las partículas de luz en vuelo en las redes del futuro.
🎯 Entre los átomos de Rydberg actúan fuerzas comparables a la gravedad de cuerpos pequeños, y esto a pesar de su naturaleza puramente eléctrica.