El entrelazamiento cuántico es una característica peculiar del mundo cuántico. Describe una situación en la que partículas como los fotones están tan profundamente acopladas que sus propiedades no pueden entenderse completamente individualmente. Más bien, el sistema debe considerarse como un todo. Esta idea contradice tajantemente la visión clásica de que cada partícula debería tener su propia realidad independiente, una contradicción que preocupaba a Einstein.
Hoy en día, el entrelazamiento es más que un rompecabezas filosófico. Es un componente clave de muchas tecnologías que los investigadores esperan que definan el futuro, incluida la computación cuántica, la comunicación cuántica, la teletransportación cuántica y las redes cuánticas.
El desafío de leer estados cuánticos
Para crear estas tecnologías, los científicos necesitan hacer más que crear estados atrapados. También se necesitan medios fiables para saber exactamente qué tipo de enredo han creado.
Ahí es donde el problema se complica. Un método estándar llamado tomografía cuántica puede inferir un estado cuántico, pero el número de mediciones necesarias aumenta exponencialmente a medida que se añaden más fotones. Para los sistemas formados por muchos fotones entrelazados, esto crea una barrera importante.
Una solución más sólida sería una medición entrelazada, que puede detectar condiciones entrelazadas específicas en un solo disparo. Los científicos ya habían demostrado este tipo de medición en el estado de Greenberger Horn Zeilinger (GHZ). Pero el estado W, otro gran tipo de entrelazamiento de fotones múltiples, siguió siendo difícil de alcanzar. Antes de este trabajo, no se había propuesto ni demostrado experimentalmente una medida de este tipo para los estados del W.
Los científicos se han centrado en el esquivo estado W.
Un equipo de la Universidad de Kyoto y la Universidad de Hiroshima se propuso resolver esa pieza faltante. Su trabajo conduce a un método para realizar una medición compleja que puede detectar el estado W con una demostración experimental utilizando tres fotones.
El autor correspondiente, Shigeki Takeuchi, dijo: “Más de 25 años después de la propuesta inicial sobre mediciones entrelazadas para estados GHZ, finalmente hemos entrelazado mediciones para estados W con una demostración experimental real para estados W de 3 fotones”.
Este avance se produjo al centrarse en una propiedad especial del estado W conocida como simetría de desplazamiento cíclico. Utilizando esa propiedad, los investigadores propusieron un circuito cuántico fotónico que realiza una transformada cuántica de Fourier para estados W con cualquier número de fotones. En términos prácticos, esto les dio una manera de convertir la estructura oculta del estado W en una señal mensurable.
Un dispositivo estable construido a partir de luz
Para probar el concepto, el equipo construyó un dispositivo para tres fotones utilizando circuitos cuánticos ópticos muy estables. El sistema pudo funcionar durante un período prolongado sin control activo, una característica importante para futuras tecnologías cuánticas que no pueden depender de configuraciones de laboratorio frágiles y constantemente ajustadas.
Los investigadores inyectaron tres fotones individuales en el dispositivo en estados de polarización cuidadosamente seleccionados. Luego, el dispositivo separa tres estados diferentes del fotón W. Cada uno de estos estados representa una correlación no clásica específica entre los tres fotones entrantes.
El equipo también evaluó la confiabilidad de las mediciones de intercepción. En este caso, la fidelidad se refiere a la probabilidad de que el dispositivo dé resultados correctos cuando la entrada es un estado W puro.
¿Por qué es importante para la tecnología cuántica?
El logro podría ayudar a avanzar en la teletransportación cuántica, que implica mover información cuántica de un lugar a otro sin moverla. Podría admitir nuevos protocolos de comunicación cuántica, transiciones de estados entrelazados de fotones múltiples y nuevos enfoques para la computación cuántica basada en mediciones.
“Para acelerar la investigación y el desarrollo de la tecnología cuántica, es importante profundizar nuestros conceptos fundamentales para generar ideas innovadoras”, afirmó Takeuchi.
El trabajo se enmarca en un impulso más amplio para trasladar la comunicación cuántica y los sistemas cuánticos fotónicos desde delicadas demostraciones de laboratorio a plataformas más escalables. Desde el estudio de 2025 W State, el progreso relacionado ha continuado en todo el campo. A finales de 2025, los investigadores han demostrado la teletransportación cuántica totalmente fotónica utilizando fotones de puntos cuánticos individuales en una red urbana híbrida. En 2026, otro equipo Informe Un chip fotónico integrado capaz de generar, manipular y medir el entrelazamiento del estado de clústeres multipartitos en un solo dispositivo. Estos resultados no son una extensión directa del experimento del estado W, pero muestran por qué es tan importante un mejor control y medición de ovillos complejos.
Las redes cuánticas también se están incorporando a la infraestructura del mundo real. En 2026, Los investigadores probaron una red cuántica de tres nodos En los cables de fibra óptica existentes en Nueva York, se utiliza el intercambio de entrelazamientos para conectar enlaces cuánticos en una red más pequeña. Estos avances resaltan la necesidad a largo plazo de mediciones precisas del entrelazamiento, ya que las futuras redes cuánticas dependerán de la capacidad de crear, enrutar, verificar y transferir estados cuánticos frágiles.
Hacia grandes sistemas cuánticos
El equipo de la Universidad de Kyoto y la Universidad de Hiroshima ahora planea extender su método a estados entrelazados multifotónicos más grandes y más generales. Su objetivo es desarrollar circuitos cuánticos fotónicos en chips para mediciones entrelazadas.
Si ese esfuerzo tiene éxito, la capacidad de leer estados cuánticos complejos podría volverse más rápida, más pequeña y más práctica. Para las tecnologías basadas en el entrelazamiento, esto marcaría un paso importante hacia sistemas que puedan transferir de manera confiable información cuántica a través de computadoras y redes futuras.
