El Entrelazamiento Cuántico (EC)

 Dos partículas A y B entrelazadas en modo cuántico, deben ser consideradas como una única partícula y no pueden ser definidas como el producto de dos funciones de onda, como producto tensorial de los estados de un único qubit

Bibliografía:

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El Entrelazamiento Cuántico es el recurso fundamental de la Física Cuántica, que es necesario generar, para conseguir el Máximo Efecto en la Computación Cuántico.

En esencia, el entrelazamiento cuántico (enredo cuántico), que puede ser múltiple: doble, triple…, es otra forma de superposición, relativa a los estados cuánticos de los espines antiparalelos de dos electrones de diferentes qubits correlacionados entre sí y que estan separados sin ninguna conexión física; este tipo de entrelazamiento no puede darse entre los bits clásicos;


Figura 9: 
Entrelazamiento Cuántico, https://phys.org/print443077801.html.

El estado cuántico de (n) qubits, supone la superposición de todas las configuraciones posibles 2n. El (EC) entre los espines de los electrones de (n) qubits, incrementa exponencialmente el espacio del estado de Hilbert, pasando de 2n a 2n dimensiones; así el conjunto de qubits adquiere la capacidad de formar registros cuánticos grandes, aplicables a cualquier sistema molecular.

Dos qubits se describen con seis números reales; un conjunto de (N) qubits se describe con 2 (2N-1) números reales en estados cuánticos puros y con 2 (2N+1-1) números imaginarios, cuando los estados cuánticos son impuros.

Investigadores de Alemania y Austria han conseguido, recientemente, fabricar un registro cuántico de 20 qubits que, cuando funcionan entrelazados, adquieren la capacidad de almacenar más de un millón de estados cuánticos (physical Review X, 2018).

La descripción del fenómeno cuántico de el entrelazamiento es, aún hoy, difícil de entender conceptualmente; un mayor conocimiento del entrelazamiento cuántico, nos sumerge en el conocimiento de la mecánica cuántica profunda, porque es un concepto abstracto, no intuitivo, que escapa a nuestro modo de visualizar la realidad y que no guarda ninguna relación física con el concepto del entrelazamiento de la mecánica clásica; su definición matemática tampoco es sencilla.

Cuando se produce el entrelazamiento cuántico entre dos partículas, distantes entre sí y sin conexión física alguna, se entrelazan íntimamente sus estados cuánticos, de modo que funcionan como una única partícula; cualquier variación en el estado cuántico de una de ellas, provoca, de modo instantáneo, la misma variación en la otra partícula, aunque se encuentren separadas a mucha distancia sin ninguna conexión física.

Esta acción fantasmagórica a distancia, fascinó a muchos científicos (E. Schrodinger, A. Einstein entre otros); hasta el momento el fenómeno cuántico del entrelazamiento es un concepto difícil de comprender, aunque su existencia parece confirmada por el comportamiento de fotones entrelazados emitidos por cuerpos celestes desde los confines del Universo.

Bibliografia:

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El concepto del entrelazamiento cuántico surge de la descripción de los sistemas compuestos, al aplicar los principios de la mecánica cuántica.

Las partículas cuánticas entrelazadas íntimamente entre sí, manifiestan un comportamiento que nos permite considerar que una partícula cuántica puede estar en dos sitios simultáneamente.

El concepto de (EC) implica la existencia de una íntima relación entre los sistemas físicos y la inseparabilidad de los objetos y sus propiedades.

Bibliografía:

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El funcionamiento en modo cuántico del conjunto de los qubits es muy frágil e inestable; la inestabilidad en el funcionamiento del conjunto de qubits operativos de una computadora cuántica, se incrementa con el número de qubits disponibles y su estabilidad está relacionada con la calidad de los materiales con los que se fabrican.

Los qubits son chips formados por circuitos superconductores de microondas enfriados a temperaturas próximas al cero absoluto o de iones atrapados que están en múltiples estados simultáneos solapados.

Todo proceso cuántico es alterado por su sola observación; en consecuencia, la información que generan las (CC) no es ni directa ni inmediatamente asequible; se requiere realizar un control del comportamiento cuántico, extremadamente preciso, y un aislamiento total del entorno de las (CC). Es necesario que los algoritmos cuánticos que se desarrollen, puedan proporcionar fácilmente la información generada por las (CC).

El funcionamiento inestable de un (CC) puede provocar el colapso del funcionamiento en modo cuántico, como consecuencia de las posibles interacciones con el medio en el que se encuentra la computadora en operación; las interacciones pueden ser debidas a: vibraciones, temperatura, presencia de campos magnéticos…

Las computadoras cuánticas que se fabrican, en la actualidad, tienen un tamaño grande y deben ser colocadas en recintos oscuros aislados del exterior; además, el conjunto de los qubits tiene que estar a una temperatura muy próxima al cero absoluto (-273,15ºC) para que puedan funcionar en modo cuántico.

A medida que se incrementa el número de qubits, se incrementa también el nivel de ruido generado durante la computación; este ruido de fondo y las vibraciones que puedan producirse, si traspasan un determinado nivel, pueden hacer decaer el modo cuántico de funcionamiento; este comportamiento se denomina Decoherencia de la computadora, que pasa a funcionar como una computadora clásica.

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