Una colaboración internacional ha estudiado el entrelazamiento de bosones Z a partir de la desintegración de un bosón de Higgs gracias al gran colisionador de hadrones. Es la primera vez que se obtiene evidencia del entrelazamiento entre qutrits elementales.
Un estudio internacional ha observado por primera vez el entrelazamiento entre partículas reales y virtuales. El experimento ATLAS del CERN ha empleado el gran colisionador de hadrones (LHC) para estudiar el entrelazamiento cuántico de dos bosones Z producidos en el proceso de desintegración de un bosón de Higgs. El equipo investigador que ha liderado el análisis está compuesto por miembros de las universidades de Yale y Michigan (EEUU) y Oxford (Reino Unido), con la participación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).
Un qutrit es una unidad básica de información cuántica que posee tres estados posibles
Esta medida de ATLAS también presenta otra novedad única: es la primera vez que se obtiene evidencia del entrelazamiento entre qutrits elementales. Un qutrit es una unidad básica de información cuántica que posee tres estados posibles. Esto permite mayor capacidad de procesamiento y almacenamiento por unidad de lo que posibilita un cúbit (con dos estados).
Partículas virtuales entrelazadas
La colaboración ATLAS ha presentado por primera vez evidencia del entrelazamiento cuántico entre partículas reales y virtuales usando datos obtenidos en el gran colisionador de hadrones (LHC). Concretamente, se ha estudiado el entrelazamiento de espín entre dos bosones Z (mediadores de la interacción electrodébil) producidos en la desintegración de un bosón de Higgs. La interacción electrodébil unifica el electromagnetismo y la fuerza nuclear débil, y es responsable por ejemplo de las desintegraciones nucleares.
La interacción electrodébil unifica el electromagnetismo y la fuerza nuclear débil, y es responsable, por ejemplo, de las desintegraciones nucleares
Los bosones Z, junto con los bosones W, son las únicas partículas elementales con tres posibles estados de polarización (qutrits). Este estudio, el primero con qutrits, es un paso adelante clave en la investigación de la mecánica cuántica en la frontera de la energía.
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¿Cómo ver lo invisible?
La desintegración del bosón de Higgs (espín cero) produce dos bosones Z con espines altamente entrelazados. Pero uno de los bosones no es real, y el otro tiene un tiempo de vida media de unos 10-25 segundos. ¿Cómo es posible entonces obtener evidencia de este entrelazamiento de espín?
La desintegración del bosón de Higgs (espín cero) produce dos bosones Z con espines altamente entrelazados
Referencia:
ATLAS Collaboration, Measurements of Z-boson pair entanglement in decays of Higgs bosons at the ATLAS experiment, arXiv.