Los científicos son testigos del contexto cuantitativo más fuerte en un solo sistema

Un equipo dirigido por el profesor LI Chuanfeng y el profesor XU Jinshi de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) de la Academia de Ciencias de China (CAS), en colaboración con el profesor CHEN Jingling de la Universidad de Nankai y el profesor Adán Cabello de la Universidad de Sevilla, estudiaron la versión de orden único de la campana multiparte y observaron la puntuación más alta en el contexto del pedido único. Su trabajo ha sido publicado en Cartas de revisión física.

El contexto cuántico se refiere al fenómeno de que las mediciones de los observadores cuánticos no pueden verse simplemente como reveladoras de propiedades preexistentes. Es una característica definitoria de la mecánica cuántica y un recurso fundamental para la computación cuántica. El contextualismo desafía las teorías de variables ocultas no contextuales y está estrechamente relacionado con la inexistencia cuántica.

En los sistemas multiparte, la deslocalización cuántica surge como resultado de la discrepancia entre el contexto cuantitativo y las teorías de variables ocultas descontextualizadas. El alcance de la deslocalización se puede medir por la violación de la desigualdad de Bell e investigaciones anteriores han demostrado que la violación aumenta exponencialmente con la cantidad de qubits involucrados. Sin embargo, mientras que un sistema de alta dimensión de una sola partícula ofrece más posibilidades de medición que los sistemas de varias partes, la búsqueda para mejorar la solidez de la asociación contextual sigue siendo un desafío continuo.

Para observar el contexto cuántico más robusto en un sistema de una sola partícula, los investigadores adoptaron un enfoque teórico para graficar las correlaciones cuánticas. Correlacionaron las relaciones de sustitución entre las medidas utilizadas en las correlaciones no locales con un gráfico de especificidad y luego buscaron otro conjunto de medidas en el sistema unidimensional de alta dimensión que tuviera una relación de sustitución similar con el gráfico. Este enfoque define completamente las propiedades no clásicas de las correlaciones cuánticas utilizando parámetros gráficos.

Los investigadores encontraron que después de convertir la desigualdad de Bell de Mermin-Ardehali-Belinskii-Klyshko (MABK) en una desigualdad no contextual usando el enfoque anterior, la violación máxima es la misma pero la dimensión del espacio de Hilbert requerido es más pequeña en comparación con las dimensiones de la desigualdad de Bell original. Investigaciones adicionales indicaron que este fenómeno de contextualización, donde se observan cambios contextuales de asociaciones no locales a altamente unidimensionales, de una sola partícula, está muy extendido dentro de una clase de asociaciones no locales que el equipo había explorado previamente.

En el experimento, los investigadores desarrollaron una técnica de modulación espacial de la luz para lograr una preparación y medición del estado cuántico de alta resolución en un sistema cuántico de siete dimensiones basado en la codificación del modo espacial de fotones.

Al garantizar una perturbación mínima entre las mediciones iniciales y posteriores, observaron una violación de más de 68 desviaciones estándar en la desigualdad no contextual derivada de la desigualdad MABK de tres colas. La relación entre el valor de violación cuántica y el límite clásico alcanzó 0,274, estableciendo un nuevo récord para la relación más alta en experimentos de contexto de una sola partícula.

Descubrir el enfoque del contexto cuántico no solo sienta las bases para observar más correlaciones cuánticas, sino que también tiene el potencial de impulsar la realización de la computación cuántica en diferentes sistemas físicos.