La paradoja del ruido: qué es esta técnica que puede mejorar la precisión de relojes y sensores cuánticos

Un estudio reveló que introducir interferencias planificadas potencia la actividad de estas herramientas. Por qué aseguran que desafía las ideas clásicas y abre nuevas vías para la medición y la tecnología cuántica

Guardar
La decoherencia, tradicionalmente vista como
La decoherencia, tradicionalmente vista como un obstáculo, se convierte en aliada al potenciar la sensibilidad de sistemas cuánticos (Imagen Ilustrativa Infobae)

El ruido, tradicionalmente considerado un obstáculo para la precisión en física cuántica, podría convertirse en un recurso valioso. Un estudio del Laboratorio Nacional de Los Álamos, dirigido por Luis Pedro García-Pintos, demostró que, bajo ciertas condiciones, introducir interferencias de forma planificada puede mejorar la sensibilidad de relojes y sensores cuánticos.

Este hallazgo, difundido por Muy Interesante, desafía la visión convencional sobre la decoherencia (cuando, en el mundo cuántico —el de las cosas muy pequeñas como átomos y partículas—, los sistemas dejan de tener comportamientos especiales debido a la influencia del entorno y pasan a comportarse como objetos comunes) y abre nuevas posibilidades para la metrología cuántica (la ciencia que usa las propiedades cuánticas para hacer mediciones extremadamente precisas)

Antes enemigo, ahora aliado: la paradoja del ruido en la física cuántica

Durante años, la comunidad científica ha visto la decoherencia como la principal amenaza para la exactitud de sistemas cuánticos. Esta pérdida de propiedades cuánticas, causada por la interacción con el entorno, ha motivado múltiples esfuerzos para reducir o corregir sus efectos. “La mayoría de los esfuerzos se han centrado en evitar o corregir los efectos del ruido”, declaró Luis Pedro García-Pintos, según Muy Interesante.

El modelo propuesto utiliza información
El modelo propuesto utiliza información de Fisher cuántica para optimizar la medición mediante interferencias planificadas (Imagen Ilustrativa Infobae)

La metrología cuántica, que estudia cómo fenómenos cuánticos pueden optimizar mediciones, se ha basado en proteger sistemas frágiles como cúbits entrelazados. No obstante, la investigación del Laboratorio Nacional de Los Álamos plantea una alternativa: permitir una interacción controlada con el entorno para que el ruido diseñado actúe como fuente adicional de información.

El modelo propuesto: decoherencia controlada para mayor precisión

El modelo propuesto parte de un sistema cuántico que evoluciona de forma ideal y, posteriormente, se expone a un entorno que introduce ruido controlado. Esta dinámica planificada aprovecha la información de Fisher cuántica, una medida matemática que determina cuánta información puede extraerse de un sistema. El medio informó que un mayor valor de esta información implica un margen de error menor. Así, la decoherencia, dosificada cuidadosamente, puede amplificar la sensibilidad de los sensores.

“El ruido mejora la sensibilidad del sensor más allá de la que tendría un sensor completamente aislado”, afirmó García-Pintos. La clave está en aplicar el ruido de forma precisa: un exceso destruye la coherencia cuántica, pero una cantidad adecuada optimiza la medición. Los resultados del estudio indican que la precisión puede incrementarse hasta en tres órdenes de magnitud.

Detección cuántica de frecuencias mejorada
Detección cuántica de frecuencias mejorada por el ruido (Crédito: ArXiv)

Muy Interesante detalló que este efecto se verificó en redes de cúbits entrelazados y relojes cuánticos basados en estados como los “gato de Schrödinger” o los NOON states. Al permitir pérdidas controladas de superposición cuántica, la información de Fisher cuántica aumentó, demostrando que la decoherencia puede convertirse en aliada cuando se gestiona de forma estratégica.

Aplicaciones y perspectivas: hacia un nuevo paradigma

Este avance tiene aplicaciones prácticas en navegación cuántica, relojería de precisión, comunicaciones seguras y detección de campos magnéticos débiles. Según el artículo, detectar señales magnéticas de baja intensidad sigue siendo un reto considerable, por lo que cualquier mejora en la sensibilidad representa una ventaja significativa. “El sensor puede ser más preciso que su equivalente ideal, incluso si la decoherencia está presente durante todo el proceso de medición”.

Uno de los aspectos más destacados es que esta estrategia no requiere recurrir a la corrección de errores cuánticos, tradicionalmente compleja y costosa. García-Pintos explicó que “las ventajas metrológicas inducidas por el ruido […] se manifiestan en protocolos simples que no requieren corrección de errores”, lo que podría facilitar su adopción en el diseño de nuevos dispositivos.

El estudio sugiere un cambio
El estudio sugiere un cambio de paradigma al integrar el entorno como recurso en la metrología cuántica, abriendo nuevas oportunidades tecnológicas (Imagen Ilustrativa Infobae)

Esta investigación sugiere un cambio de paradigma: integrar el entorno en lugar de combatirlo. Esta idea se alinea con líneas de trabajo como las simulaciones con ruido controlado o el uso de estados cuánticos no hermíticos. El propio García-Pintos señaló que futuras investigaciones podrían explorar cómo diferentes tipos de ruido —incluido el no conmutativo— podrían utilizarse como recursos metrológicos.

La información publicada destaca que este enfoque podría impulsar el desarrollo de tecnologías más precisas en medición, navegación y comunicación, posicionando al ruido como una herramienta clave para la próxima generación de sistemas cuánticos.

Últimas Noticias

Cuáles son los beneficios del propóleo para la salud y qué precauciones adoptar antes de consumirlo

Desde la Antigüedad, diferentes culturas aprovecharon la mezcla recolectada por abejas para resguardar la salud de la colmena. Especialistas italianos analizaron estudios científicos recientes para determinar cuál es el alcance real de sus beneficios y sus riesgos. ¿Es eficaz contra el dolor de garganta?

Cuáles son los beneficios del

Por qué la hora en que se toma un medicamento impacta en su eficacia

El cuerpo humano no responde igual a un fármaco por la mañana que por la noche. La rama científica conocida como cronofarmacología muestra que el momento de administrarlos puede impactar en su acción, tolerancia y seguridad

Por qué la hora en

Once pilares para cuidar la salud cerebral y prevenir el Alzheimer, según un experto

El psiquiatra estadounidense Daniel Amen identificó los factores clave para tener un cerebro ágil y memorioso, una manera de reducir el riesgo de deterioro cognitivo. La voz de una experta argentina que recomienda cambios de conducta fundamentales

Once pilares para cuidar la

Por primera vez midieron los nanoplásticos en distintas profundidades del océano: los resultados son alarmantes

El hallazgo fue publicado en la revista Nature y demuestra que estos fragmentos microscópicos superan en cantidad a los plásticos grandes. Por qué hay preocupación sobre los efectos en animales marinos y la salud humana

Por primera vez midieron los

Cómo el entorno, el propósito y la compañía potencian los beneficios del ejercicio en la salud mental, según un estudio

Una investigación de la Universidad de Georgia identificó que aspectos vinculados al ambiente, las razones personales y la socialización contribuyen en el equilibrio emocional

Cómo el entorno, el propósito