La coherencia cuántica es un fenómeno físico que se produce cuando un sistema es capaz de mantener una superposición coherente de sus estados cuánticos. Esto significa que el sistema es capaz de permanecer en un estado de superposición, o un estado de múltiples posibilidades, durante un período de tiempo significativo.
Uno de los ejemplos más famosos de coherencia cuántica es el experimento de la doble rendija. En este experimento, se envía un haz de partículas a través de dos rendijas. Si las partículas están en una superposición coherente, interferirán entre sí, produciendo un patrón de interferencia característico en una pantalla detrás de las rendijas. Si las partículas no están en una superposición coherente, no interferirán entre sí y producirán un patrón aleatorio en la pantalla.
La coherencia cuántica es un ingrediente clave en muchos fenómenos cuánticos, como el entrelazamiento cuántico y la tunelización cuántica. También es responsable del extraño comportamiento de las partículas a una escala muy pequeña, como el comportamiento de los electrones en un punto cuántico.
Uno de los retos de la física es entender cómo se puede mantener la coherencia cuántica durante un largo periodo de tiempo. Una forma de hacerlo es estudiar sistemas que están aislados de su entorno. Estos sistemas se conocen como sistemas cuánticos coherentes.
Uno de los ejemplos más famosos de un sistema coherente cuántico es un láser. Un láser es un dispositivo que emite un haz de luz compuesto por fotones que están todos en el mismo estado cuántico. Esto significa que los fotones están todos en una superposición coherente de sus estados cuánticos.
Los fotones de un rayo láser permanecen en una superposición coherente durante mucho tiempo, porque están aislados de su entorno. Por ello, los rayos láser pueden recorrer largas distancias sin perder su coherencia.
Otro ejemplo de sistema cuántico coherente es un qubit superconductor. Un qubit superconductor es un bit cuántico que está hecho de un material superconductor.
Qubits superconductores
¿Qué es el entrelazamiento de qubits?
El entrelazamiento cuántico es un fenómeno que se produce cuando las partículas son generadas o creadas de tal manera que sus estados cuánticos están vinculados entre sí. Esto significa que las partículas pueden influir en el comportamiento de las demás, incluso cuando están separadas por grandes distancias.
El entrelazamiento es un fenómeno puramente mecánico-cuántico que no puede ser explicado por la física clásica. A menudo se describe como "acción espeluznante a distancia".
El entrelazamiento cuántico se ha utilizado para crear "ordenadores cuánticos" que pueden realizar ciertas tareas mucho más rápido que los ordenadores clásicos. También se ha utilizado para enviar información de forma segura entre dos puntos, sin necesidad de una conexión física entre ellos.
¿Cuáles son los elementos de la coherencia?
Hay cuatro elementos principales de la coherencia: datos, contexto, relaciones y significado.
Los datos son la materia prima que se utiliza para construir una imagen coherente. Pueden proceder de diversas fuentes, como sensores, imágenes, texto y audio.
El contexto es la información que ayuda a interpretar los datos. Puede proporcionar una ubicación, tiempo u otra información relevante.
Las relaciones son las conexiones entre los elementos de los datos. Pueden utilizarse para identificar patrones o tendencias.
El significado es la interpretación de los datos que les da sentido o significado. Esto puede hacerse mediante el análisis, la visualización u otros métodos.
¿Por qué es importante la coherencia cuántica?
La coherencia cuántica es importante porque es un ingrediente clave en muchas tecnologías cuánticas, como los ordenadores cuánticos, la criptografía cuántica y la detección cuántica.
La coherencia cuántica es la propiedad de un sistema cuántico que le permite mantener una superposición coherente de estados. En otras palabras, es la capacidad de un sistema cuántico de permanecer en un estado de superposición, donde el sistema está en dos o más estados simultáneamente.
Esto contrasta con los sistemas clásicos, que siempre están en un solo estado. Por ejemplo, una moneda clásica puede salir cara o cruz, pero no puede estar en ambos estados al mismo tiempo. Una moneda cuántica, en cambio, puede estar en una superposición de estados, como cara y cruz.
La razón por la que la coherencia cuántica es tan importante es que permite a los ordenadores cuánticos realizar cálculos que son imposibles para los ordenadores clásicos. Los ordenadores cuánticos pueden explotar el hecho de que pueden estar en varios estados simultáneamente para realizar varios cálculos al mismo tiempo. Esto se conoce como paralelismo cuántico.
Además, la coherencia cuántica también es importante para la criptografía cuántica y la detección cuántica. La criptografía cuántica aprovecha el hecho de que un sistema cuántico en superposición de estados es imposible de clonar. Esto significa que cualquier intento de espiar una comunicación criptográfica cuántica será detectable.
La detección cuántica aprovecha el hecho de que un sistema cuántico en superposición de estados es sensible a los cambios en su entorno. Esto puede utilizarse, por ejemplo, para crear sensores más sensibles que sus homólogos clásicos.
¿Cómo se mantiene la coherencia cuántica?
La coherencia cuántica es el principio básico en el que se basa la mecánica cuántica. Es la capacidad de un sistema cuántico de permanecer en una superposición de estados, en lugar de colapsar en un único estado, durante un determinado periodo de tiempo. Para mantener la coherencia cuántica, un sistema debe estar aislado de su entorno. Esto puede hacerse manteniendo el sistema en el vacío, o utilizando métodos como el enfriamiento por láser o el atrapamiento en potenciales ópticos. Cuál es la mejor manera de mantener la coherencia cuántica La coherencia cuántica, principio fundamental de la mecánica cuántica, es lo que la sustenta. Es la capacidad de un sistema cuántico de permanecer en una superposición de estados, en lugar de colapsar en un único estado, durante un determinado periodo de tiempo. Para mantener la coherencia cuántica, un sistema debe estar aislado de su entorno. Esto puede hacerse manteniendo el sistema en el vacío o utilizando métodos como el enfriamiento por láser o el atrapamiento en potenciales ópticos.