La información puede viajar más rápido que las partículas individuales en un sistema formado por bosones que interactúan.
Los investigadores de RIKEN han descubierto que en algunos sistemas cuánticos, la información puede propagarse rápidamente en el tiempo, desafiando las suposiciones previas sobre los límites de velocidad universales, tal como los define el límite de Lieb-Robinson. Este análisis revela diferencias fundamentales en cómo los bosones y los fermiones transmiten información, siendo los bosones capaces de superar el límite de velocidad de la evolución temporal.
Dinámica de la información cuántica
La propagación de información puede acelerarse con el tiempo en un sistema de determinadas partículas cuánticas, según revela un análisis teórico realizado por físicos de RIKEN.
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» data-gt-translate-attributes=»({«attribute»:»data-cmtooltip», «format»:»html»})» tabindex=»0″ role=»link»>Marte Los retrasos de 3 a 20 minutos serán difíciles, pero el retraso será de unas 3 horas.
» data-gt-translate-attributes=»({«attribute»:»data-cmtooltip», «format»:»html»})» tabindex=»0″ role=»link»>Urano. Cambiar a un mejor proveedor de Internet no ayudará: estos retrasos son inevitables, según Einstein, nada puede eclipsar la luz.
Los dos retrasos representan dos puntos de un «cono de luz» emitido por una fuente de radiación electromagnética como la luz.
Conos de luz eficientes en sistemas cuánticos
Pero ¿qué pasa con los sistemas formados por partículas cuánticas que viajan mucho más lento que la luz? ¿Tienen los mismos límites sobre la velocidad con la que se puede propagar la información?
Dos físicos exploraron esta cuestión a principios de los años 1970 y propusieron el concepto de un «cono de luz efectivo» para dicho sistema. También derivaron un límite de velocidad para la propagación de información en ellos, conocido como velocidad de Lab-Robinson.
Límites de velocidad de propagación en mecánica cuántica
«Esencialmente, el límite de Labe-Robinson indica que el efecto de los cambios locales dentro de un sistema cuántico no puede propagarse instantáneamente a todas partes. Más bien, estos efectos se limitan a un cono de luz efectivo determinado por esta velocidad máxima», explica Tomotoka Kohara del Centro RIKEN de Computación Cuántica. «El límite establece un límite de velocidad universal sobre la rapidez con la que la información puede viajar en estos sistemas».
Los científicos han medido las formas de conos de luz efectivos en muchos sistemas diferentes. Pero hasta ahora nadie lo ha determinado para un sistema formado por «bosones» que interactúan entre sí. Los bosones son partículas cuánticas que tienen un espín que es un número entero. Los ejemplos incluyen fotones, gluones y bosones de Higgs.
El sorprendente comportamiento de los bosones
Ahora, Kohara y dos colegas han realizado un análisis teórico de las interacciones entre bosones y encontraron una sorpresa: en algunos casos, la información puede viajar más rápido que las partículas.
Esto contrasta con otro tipo de partículas cuánticas, los fermiones, que tienen valores de espín semienteros (por ejemplo, 1/2 y 3/2) y que incluyen electrones, protones y neutrones.
«Estudios anteriores sugirieron que los bosones y los fermiones son similares en términos de propagación de información», dice Kohara. «Hemos dejado claro que esta intuición no es correcta y que existe una diferencia importante entre bosones y fermiones».
El análisis, que incluye 115 páginas de evidencia, muestra que los bosones pueden transmitir información mucho más rápido que los fermiones, especialmente a medida que pasa el tiempo. «Para los fermiones, existe un límite fijo de velocidad de propagación de la información», dice Kuhara. «Pero el panorama es bastante diferente para los sistemas de bosones: la información puede viajar más rápido en el tiempo».
Este hallazgo podría ayudar a descubrir nuevas fases cuánticas, afirma Kohara.
Cita: «Cono de luz eficaz y simulación cuántica digital de bosones que interactúan» Tomotaka Kuwahara, Tan Van Vu y Keiji Saito, 21 de marzo de 2024, Entradas relacionadas
