Los electrones de los átomos a veces se comportan de maneras sorprendentes.
Gracias a simulaciones muy precisas, investigadores de las universidades de Viena y China han logrado observar en detalle cómo dos electrones se unen cuánticamente en apenas unos attosegundos, una escala de tiempo ultracorta donde aparece el entrelazamiento entre partículas.
Este entrelazamiento cuántico crea una conexión tan íntima entre dos partículas que ya no se pueden describir por separado. Este fenómeno es esencial para tecnologías como las computadoras cuánticas y la criptografía. En este estudio, el objetivo de los investigadores fue comprender cómo se crea este entrelazamiento a partir de las primeras fracciones de segundoobservando las interacciones entre un láser y los átomos. Para llevar a cabo esta investigación, los científicos utilizaron un láser de muy alta frecuencia para eliminar un electrón del átomo dehelioun proceso que puede excitar a un segundo. Este permanece entonces unido al núcleo, pero en un estado energético diferente. Este fenómeno crea un vínculo entre los dos electrones: ahora están entrelazados, lo que significa que estudiando uno de ellos podemos deducir información sobre el otro.
Los investigadores pudieron demostrar que el “momento de nacimiento” del electrón expulsado, es decir el momento en que sale del átomo bajo el impulso del láser, está íntimamente ligado al estado del electrón que permanece en el átomo. En términos cuánticos, este momento no existe: es una superposición de varios momentos posibles.
Esta superposición indica que el momento en que el electrón abandona el átomo depende de la energía del electrón restante. Si está en un estado de mayor energía, es probable que el electrón haya sido expulsado antes. Por el contrario, una energía más baja sugiere un comienzo más tardío, en promedio del orden de 232 attosegundos, o una milmillonésima de milmillonésima de segundo.
Este período de tiempo es increíblemente corto, pero permite a los investigadores medir con precisión el enlace que se forma entre los dos electrones cuando se separan. Este aspecto temporal es esencial: la expulsión del electrón se produce gradualmente, en forma de onda que “fluye” fuera del átomo, y es en esta fase cuando se produce el entrelazamiento entre los electrones.
Los investigadores ahora esperan reproducir estas observaciones en el laboratorio con otros equipos para validar este modelo. Este trabajo permite explorar nuevas fronteras en la física cuántica, donde fenómenos que se pensaban instantáneos resultan ser mucho más complejos y estructurados.
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