Publicación reciente: Hacia el perfeccionamiento de sistemas cuánticos de altas dimensiones

Tras colaborar con investigadores de la Universidad La Sapienza de Roma, del Instituto Nacional de Óptica de Italia y de la Universidad de Sevilla, investigadores de CEFOP publicaron en Physical Review Letters un último trabajo sobre sistemas cuánticos de altas dimensiones.

GML JFB Supongamos que tiene un interruptor para encender o apagar la luz. Éste tiene dos dimensiones posibles perfectamente distinguibles: encendido y apagado. Ahora, si usted tiene un sistema físico a nivel subatómico, ¿existe alguna forma de conocer sus dimensiones sin definirlo a priori? Esta interrogante fue resuelta por los investigadores del área de Óptica Cuántica de CEFOP, quienes establecieron un método para evitar suponer la cantidad de dimensiones de un sistema cuántico, independiente al dispositivo en cuestión, que certifica al menos estos estados hasta la dimensión 13.

En efecto, la publicación Device-Independent Certification of High-Dimensional Quantum Systems (.pdf, 554 kb.),  “aborda un problema importante en el procesamiento de la información cuántica: la certificación de la dimensión de los sistemas cuánticos, sin hacer suposiciones respecto a los dispositivos, utilizando los protocolos “Dimensional Witnesses”, explicaron el Dr. Gustavo Moreira Lima y la doctorando Johanna Figueroa Barra, investigadores de CEFOP que trabajaron junto a los investigadores Vincenzo D’Ambrosio, Fabrizio Bisesto y Fabio Sciarrino de la Universidad de Roma, y Adán Cabello de la Universidad de Sevilla.

El experimento tuvo dos fases: la primera en Chile, donde se efectuaron las simulaciones para calcular todos los límites necesarios de un Dimensional Witness en particular, apoyados por el Dr. Adán Cabello desde Sevilla. “Eso requirió programas computacionales y simulaciones con algoritmos que nosotros desarrollamos anteriormente, a partir otras simulaciones efectuadas”, explicó Johanna. Luego, los datos obtenidos fueron enviados a Italia, donde el equipo del Dr. Fabio Sciarrino se centró en trabajar experimentalmente con un sistema cuántico de 6 dimensiones (qusixt).

GML FGB 2“Lo que hicimos fue estudiar a nivel experimental diferentes protocolos que certifican cuál es la función de un sistema físico y descubrimos que se podría teorizar sin definir desde antes cuál es la dimensión del sistema, certificándola mientras se realizan las medidas”, detalló Johanna Figueroa.

Generalmente, este tipo de protocolo está restringido a trabajar en dimensiones pequeñas en el laboratorio, con dos o tres, en cambio este experimento permitió llegar a 6 dimensiones. “Eso mismo nos dio la posibilidad de publicarlo en una revista importante, que en este caso es Physical Review Letters. Ahora estamos capacitados para efectuar simulaciones y experimentos con altas dimensiones y mostramos que el mismo método puede ser escalado, al menos, hasta la dimensión 13”, señaló la joven investigadora.

En Física, la certificación de los sistemas cuánticos es un tema que se desarrolla desde 2008 y en CEFOP comienza su recorrido a partir de esta primera publicación. Para julio de este año, el Dr. Gustavo Lima tiene comprometida una visita a Italia y en lo posterior, Johanna Figueroa espera asistir a congresos o escuelas relacionadas con el área, a fin de profundizar sus estudios doctorales.



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