Uno de los conceptos más complejos de la física es el de la dualidad onda-partícula. Se basa en el hecho de que los objetos con dimensiones atómicas (muy, muy pequeñas) se comportan tanto como materia como energía, creando una naturaleza difícil de cuantificar. Ahora los científicos de Instituto de Ciencias Básicas (IBS), de Corea del Sur, parecen haber encontrado una forma de solucionar este problema.
Usando un sistema complejo y preciso de fuentes emisoras de fotones, los investigadores pudieron determinar las medidas de una partícula de onda con cierta precisión. El experimento fue publicado en la revista científica Los científicos progresan y muestra que el uso de un emisor de fotones específico puede influir en el carácter de la energía-materia detectada.
¿Cómo funcionó esta experiencia?
En un intento por resolver el problema de la dualidad onda-partícula, los científicos han construido un dispositivo que se muestra en la figura de arriba. El conjunto puede denominarse «interferómetro de doble vía» y está diseñado con precisión para proporcionar una medición cuantitativa de la longitud de onda en el momento de la interferencia con otra partícula fotónica.
Las fuentes emisoras (representadas por los rectángulos) funcionan emitiendo fotones de diferentes longitudes de onda. Sin embargo, las dos ondas se cruzan en el dispositivo identificado por las abreviaturas PPLN1 y PPLN2 después de la reflexión sobre ciertas superficies, lo que genera una interferencia que permite calcular la longitud de onda de una partícula resultante en BS3 (el diamante de la imagen).
El trabajo de cálculo es extremadamente complejo y se realizó mediante fórmulas complementarias a la utilizada para la simple medida de longitud de onda. Es el aspecto de interferencia entre los haces de fotones lo que ha permitido un análisis más preciso de las partículas detectadas, lo que se explica por el hecho de que es más fácil encontrar algo cuando hay más contraste.
Confirmación de resultados teóricos
El resultado confirmó los hallazgos teóricos y puede tener aplicaciones prácticas en el futuro. (Fuente: Pixabay)La fuente: pixabay
En un principio, este experimento sirve para confirmar la dualidad y la naturaleza onda-partícula, propuesta por primera vez en 1924 por el físico francés Louis-Victor de Broglie. La dificultad de encontrar una respuesta a la cuantificación de la energía-materia no hace sino resaltar exactamente esta característica de los objetos atómicos.
Sin embargo, los científicos también consideran que el experimento confirma otros resultados teóricos que aún no han sido probados. En otro experimento, el científico Xiaofeng Qian y un grupo de investigadores identificaron que la fuente emisora de fotones tenía un impacto en el cálculo de la longitud de onda, lo que fue confirmado por las pruebas de IBS.
“La observación de los resultados de este experimento permite discutir la estructura teórica de las ondas-partículas. De esta manera, podemos probar diferentes fuentes de emisión de partículas cuánticas dada la dualidad presentada”, dijo Qian en aprobación del trabajo de sus colegas.
Aplicación en computación cuántica
Sin embargo, este trabajo no solo proporciona aplicaciones teóricas. Con este último descubrimiento, los científicos esperan probar fuentes emisoras de fotones que ofrezcan resultados “más puros” (sin interferencia externa) y que sean más fáciles de controlar.
«Fue un gran logro, poder producir un solo fotón en el que todos los parámetros [quantidade e dimensões] estaban bajo control”, dijo Girish Agrawal, otro investigador que comentó sobre el estudio. En el futuro, esto podría ayudar a la computación cuántica, ya que el control de los fotones (su intensidad y sus dimensiones) es muy importante para el avance de esta ciencia.
ARTÍCULO Los científicos avanzan: doi.org/10.1126/sciadv.abi9268