Investigadores de la Universidad de Oxford han logrado la primera demostración de la compresión cuádruple, un efecto cuántico de cuarto orden, utilizando un único ion atrapado. El avance, publicado el 1 de mayo en Nature Physics, introduce un método novedoso para diseñar interacciones cuánticas complejas. Este progreso podría mejorar la simulación, la detección y la computación cuánticas.
Científicos de la Universidad de Oxford desarrollaron una técnica que combina dos fuerzas controladas con precisión sobre un único ion atrapado para generar formas avanzadas de compresión. Estas incluyen la compresión estándar, la tricompresión y la compresión cuádruple, una interacción de cuarto orden anteriormente inalcanzable. El método aprovecha la no conmutatividad, donde el orden de las fuerzas altera los resultados, amplificando los efectos más de 100 veces más rápido que los enfoques convencionales, según la autora principal, la Dra. Oana Băzăvan, del Departamento de Física de Oxford. La Dra. Băzăvan explicó: "En el laboratorio, las interacciones no conmutativas a menudo se ven como una molestia porque introducen dinámicas no deseadas. Aquí, tomamos el enfoque opuesto y utilizamos esa característica para generar interacciones cuánticas más fuertes". Al ajustar las frecuencias, las fases y las intensidades, el equipo cambió entre niveles de compresión mientras minimizaba el ruido. Las mediciones del movimiento cuántico del ion confirmaron patrones distintos para cada orden de compresión. El trabajo se basa en una teoría de 2021 del Dr. Raghavendra Srinivas y Robert Tyler Sutherland. El coautor del estudio, el Dr. Srinivas, señaló: "Fundamentalmente, hemos demostrado un nuevo tipo de interacción que nos permite explorar la física cuántica en territorio inexplorado, y estamos verdaderamente entusiasmados por los descubrimientos que vendrán". Los investigadores están extendiendo la técnica a sistemas de múltiples modos y combinándola con mediciones de espín para simular teorías de calibre de red. El enfoque utiliza herramientas de plataformas cuánticas existentes, lo que potencialmente amplía sus aplicaciones en mediciones precisas y computadoras cuánticas.