Un equipo internacional de científicos examinó más de cerca cómo funciona la memoria en los sistemas cuánticos y descubrió un resultado sorprendente. Su investigación muestra que un proceso cuántico puede parecer completamente carente de memoria cuando se lo ve desde un ángulo, pero conserva la memoria cuando se lo examina desde otro ángulo. Este descubrimiento inesperado abre la puerta a nuevas líneas de investigación en ciencia y tecnología cuánticas.
En la física clásica, el concepto de memoria es sencillo. Un sistema se considera sin memoria si su comportamiento futuro depende únicamente de su estado actual. Si las condiciones pasadas continúan influyendo en lo que sucede después, el sistema se llama memoria.
La física cuántica es mucho menos clara. Los sistemas cuánticos pueden almacenar y transferir información de formas que no tienen contrapartida clásica, y las mediciones desempeñan un papel clave en la evolución de estos sistemas. Por este motivo, definir la memoria en mecánica cuántica sigue siendo un desafío.
Repensar la memoria en sistemas cuánticos
En un estudio publicado por el Dr. PRX cuánticoInvestigadores de la Universidad de Turku en Finlandia, la Universidad de Milán en Italia y la Universidad Nicolaus Copernicus en Torun, Polonia, han revisado el concepto de memoria en los sistemas cuánticos para comprender mejor su significado.
“Nuestro trabajo muestra que la memoria no es un concepto único, sino que puede manifestarse de diferentes maneras dependiendo de cómo se describe la evolución de un sistema”, dijo el primer autor Federico Settimo, investigador doctoral de la Universidad de Turku.
Dos perspectivas sobre la mecánica cuántica
Los científicos llevan mucho tiempo estudiando la memoria rastreando cómo los estados cuánticos cambian con el tiempo, un método basado en el trabajo de Erwin Schrödinger. Sin embargo, la teoría cuántica también proporciona otro marco igualmente importante desarrollado por Werner Heisenberg. En lugar de centrarse en los estados, esta perspectiva analiza cómo evolucionan las cantidades observables, es decir, las propiedades mensurables observadas en los experimentos.
Aunque ambos métodos producen resultados experimentales similares, una nueva investigación muestra que no son intercambiables a la hora de describir recuerdos.
Se revelan efectos de memoria ocultos
El equipo descubrió que estas dos perspectivas pueden revelar diferentes tipos de memoria. Algunos efectos de la memoria aparecen sólo cuando se analiza la evolución de los estados cuánticos, mientras que otros son visibles sólo cuando se centra en los observables.
Esto significa que un sistema cuántico puede parecer sin memoria en una descripción pero mostrar signos claros de memoria en otra. El hallazgo sugiere que la memoria cuántica es más compleja de lo que se creía anteriormente y no puede entenderse completamente observando únicamente los estados cuánticos.
Implicaciones de la tecnología cuántica
“Nuestros resultados abren nuevas vías de investigación sobre la dinámica de los sistemas cuánticos. Además, nuestro trabajo tiene implicaciones más allá de su importancia fundamental para la tecnología cuántica, donde el entorno externo induce ruido y efectos de memoria. Saber cómo se puede observar la memoria es esencial para desarrollar estrategias para reducir los efectos ambientales”, dijo Zirki Pailo, profesor de física teórica en la Universidad de Turku.
Al aclarar cómo funciona la memoria en los sistemas cuánticos, la investigación arroja nueva luz sobre un aspecto fundamental de la dinámica cuántica. También destaca cómo la naturaleza única de la evolución del tiempo cuántico remodela incluso conceptos fundamentales como la memoria, con posibles consecuencias para las tecnologías futuras.
