La Frontera entre la Física Cuántica y la Clásica

Dos de las principales diferencias entre la física clásica y la cuántica son la causalidad y la cuantificación. Sin embargo, la relación entre la teoría clásica y la cuántica es mucho más compleja que eso. Para entender esta relación, es necesario observar las ideas intuitivas de los fundadores de la teoría cuántica.  Una de estas ideas es la teoría de la cuantización de Heisenberg, y otra el principio de correspondencia de Bohr o los paquetes de ondas (o estados coherentes) de Schrödinger. Estas siguen siendo de gran importancia para comprender el comportamiento clásico a partir de la mecánica cuántica.  Por otro lado, no se ha llegado a un consenso sobre la Interpretación de Copenhague.

Las propiedades de la mecánica cuántica han llevado a la identificación y cuantificación de muchas propiedades cuánticas no clásicas, como el entrelazamiento cuántico, la no localidad o la discordia cuántica (medida de las correlaciones no clásicas entre dos subsistemas de un sistema cuántico). Con muchas aplicaciones nuevas que aprovechan estas propiedades no clásicas, cada vez es más importante entender la frontera entre la física clásica y la cuántica a través de la teoría de la coherencia cuántica. Esta teoría de recursos es similar al estudio del entrelazamiento.

^{Representación en dibujos animados del tiempo de coherencia. La esfera rodeada por una burbuja representa un estado cuántico aislado. Las perturbaciones del entorno hacen que se disipe una superposición cuántica. Aquí el sistema final tiene dos estados distinguibles, representados por los polos azul y amarillo, y ya no está en una superposición cuántica coherente. Credito: Edwards/JQI}

Recientemente se ha presentado un nuevo estudio que muestra cómo cuantificar la cantidad de coherencia presente en una superposición arbitraria de estados coherentes. Esto se consiguió unificando dos nociones bien conocidas en la teoría de la información cuántica y la óptica cuántica: el concepto de coherencia cuántica que se desarrolló recientemente basándose en el marco de las teorías de los recursos cuánticos, y la noción de no clasicidad de la luz que se ha establecido desde la década de 1960 basándose en la teoría cuántica de la luz. Kok Chuan y su equipo sugirieron que los recursos cuánticos idénticos subyacen tanto a la coherencia cuántica en el caso dimensional finito discreto como a la no clasicidad de la luz cuántica. Ellos demostraron matemáticamente que así será posible medir y cuantificar la coherencia entre estados coherentes, lo que facilitará el desarrollo de aplicaciones cuánticas.

Nuestra esperanza es poder crear una sinergia, en la que las herramientas y los conocimientos que obtenemos de la coherencia puedan utilizarse para lograr una mayor comprensión del funcionamiento interno de la luz no clásica y viceversa. Por ejemplo, nuestro trabajo sugiere que el hecho de que tanto la coherencia como la luz no clásica puedan convertirse en entrelazamiento no es un mero accidente. -Kok Chuan Tan, Departmento de Física y Astronomía en Seúl

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