Los recientes avances en física cuántica han revelado importantes perspectivas sobre la naturaleza de la entropía y sus implicaciones para el procesamiento de información cuántica (QIP). Un equipo de investigación de la Universidad Técnica de Viena, Austria, publicó hallazgos el 29 de enero de 2025, aclarando la relación entre los sistemas cuánticos y la segunda ley de la termodinámica. Tradicionalmente, esta ley establece que la entropía en sistemas cerrados tiende a aumentar, lo que conduce al desorden. Sin embargo, el estudio muestra que cuando se define la entropía de una manera compatible con los principios cuánticos, también aumenta en los sistemas cuánticos, alineándose con las expectativas termodinámicas.
El profesor Marcus Huber y su equipo demostraron que los estados de baja entropía de Shannon evolucionan hacia estados de mayor entropía con el tiempo, confirmando que los sistemas cuánticos cumplen con las leyes termodinámicas bajo condiciones específicas. Esta comprensión es crucial para el desarrollo de nuevas tecnologías cuánticas, especialmente aquellas que involucran sistemas de muchas partículas, donde es esencial reconciliar la teoría cuántica con la termodinámica.
El mismo día, otro estudio revolucionario reportó observaciones en tiempo real de correlaciones ópticas ultrarrápidas de Einstein-Podolsky-Rosen (EPR), un recurso fundamental para el QIP. Los investigadores lograron este hito utilizando un amplificador paramétrico óptico basado en guía de ondas de 6 THz, mejorando la eficiencia de detectores homodinos de 70 GHz, que son esenciales para las telecomunicaciones 5G. Esta innovación permite mediciones de estados cuánticos a velocidades sin precedentes, marcando un cambio de escalas de tiempo de nanosegundos a picosegundos.
La correlación cuántica observada de 4.5 dB por debajo del nivel de ruido de disparo en paquetes de ondas con un periodo de 40 ps demuestra el potencial para escalar estados entrelazados para diversas aplicaciones de QIP, incluyendo computación cuántica y comunicación segura. La compatibilidad de esta tecnología con las infraestructuras de comunicación óptica existentes sugiere una integración fluida en futuras redes cuánticas.
Estos descubrimientos no solo avanzan la comprensión teórica, sino que también abren el camino a aplicaciones prácticas en tecnologías cuánticas, mejorando la eficiencia y velocidad de los sistemas de información cuántica a nivel global.