Información cuántica, Teoría electromagnética y electrodinámica

Información cuántica, Teoría electromagnética y electrodinámica
cuántica: una perspectiva general
Joan Sebastián Ligarreto Ostos; Cód. 261720; Ingeniería electrónica
RESUMEN
La información cuántica es uno de los aspectos más importantes en las investigaciones de la
teoría cuántica actual, los avances que promete el desarrollo de la información cuántica permiten
la transmisión de datos de manera eficiente y prácticamente instantánea, además permite el
progreso de la computación cuántica con la cual muchos científicos esperan “simular” el universo
y encontrar una teoría que abarque todas las leyes que describen la naturaleza, empezando con
un estudio Bottom-Up que relacione la teoría electromagnética con la física cuántica .
ABSTRACT
The quantum information is one of the most important aspects on the actual quantum theory
researches, the advances that the quantum information development promises leads the data
transmission by more efficient ways and practically instantly, moreover leads the progress of the
quantum computation in which so many scientific desire to “simulate” the universe and find a
theory with all the laws which describes the nature, beginning with a kind of study Bottom-Up
which connects the electromagnetic theory with quantum physics.
INTRODUCCION
El desplazamiento de las partículas
elementales en el espacio debido a la acción
de diferentes campos electromagnéticos, la
interacción entre estas partículas e incluso la
transmisión de datos en el espacio libre
puede llegar explicarse con gran precisión
con la teoría cuántica actual. Una de las
apreciaciones más globales que permiten
consolidar la teoría electromagnética y la
física cuántica es la concepción espacio
temporal de Seth Lloyd, quien considera un
universo que se comporta como un
computador gigantesco.
En los últimos años, la física cuántica se ha
dedicado principalmente al desarrollo de la
comunicación mediante el estudio de cómo
se puede transmitir la información de manera
cuántica; sin duda alguna la transmisión de
información cuántica
es completamente
diferente a los métodos de transmisión de
información de manera clásica, en principio
porque la teoría cuántica desafía el sentido
común, por
ejemplo, parece inverosímil
creer en el tuneleo de entes cuánticos, en la
interacción entre dos partículas e incluso en
la afectación de un sistema debido a la
simple observación; bien dicen muchos
científicos que en física clásica la interacción
de dos partículas es de fácil explicación, de
tres ya es complejo, mientras que en física
cuántica dos ya es complejidad.
¿Pero que es en sí la información cuántica?,
consideremos, siguiendo la filosofía de
Lloyd, que el universo es un computador
cuántico que ejecuta un programa cósmico
produciendo lo que vemos alrededor y lo que
somos; en este computador entonces,
podemos determinar que los átomos,
electrones, fotones, etc… son partículas que
registran información
y su interacción
permite procesar información, y esa
información que registran y procesan es la
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información mecánica cuántica. La forma
como se almacena esta información en las
diferentes partículas elementales podemos
considerarla análoga a la forma como lo
hace un computador clásico, siendo el qubit
la información que contiene un sistema
cuántico de dos estados posibles y la mínima
unidad de información cuántica en lugar del
bit clásico.
Representación de un Qubit, el bloque de
construcción
fundamental
de
los
computadores cuánticos.
Después de esta breve introducción a la
información cuántica, se podría pensar que a
simple vista pareciera que no hay relación
alguna entre el desarrollo de la información
cuántica y el electromagnetismo, incluso
pareciera existir cierto antagonismo en las
teorías que apoyan cada uno de estos
fundamentos físicos, pues uno corresponde
a la física cuántica y otro a la clásica, sin
embargo están bastante relacionados uno
con otro. La teoría electromagnética descrita
por las ecuaciones de Maxwell describe con
certeza los fenómenos relacionados con el
comportamiento de partículas cargadas en
diferentes campos electromagnéticos, estos
fenómenos
desencadenan
un
efecto
cuántico imperceptible y en gran medida
impredecible
aunque
bajo
ciertas
distribuciones de probabilidad, de la misma
manera el conjunto de acciones y reacciones
cuánticas en las partículas y la interacción
entre partículas puede describir la teoría
electromagnética; esta estrecha relación es
el objeto de estudio de la electrodinámica
cuántica (QED).
La QED recibió en un principio el apelativo
de “la joya de la física” por ser una de las
teorías más precisas de cuantas se crearon
en el siglo XX. Esta teoría logró hacer
predicciones de ciertas magnitudes físicas
con hasta veinte cifras decimales de
precisión, resultado nada frecuente en las
teorías físicas hasta entonces. Pese a que
las ecuaciones de la electrodinámica
cuántica están regidas por principios
bastante complejos, la teoría tiene
aplicaciones bastante significativas para
describir la naturaleza de las partículas en
diferentes estados cuánticos; nada raro sería
entonces poder codificar la información
cuántica en campos mucho más grandes
para producir un efecto electromagnético
significativo de tal manera que la información
cuántica llegue a tener una representación
clásica y su transmisión se llegue a realizar
clásicamente, entonces podríamos, porque
no, ¡hallar una relación directa entre bits y
qubits!, podría esto llevar a una relación
cuántica-clásica reveladora?.
La complejidad de un análisis de este tipo
requiere el formalismo de la teoría de Gauge
Abeliana y el principio de Fermat, así como
el análisis perturbativo mediante diagramas
de Feynman y las ecuaciones propias de la
cuántica basadas
en el principio de
Schrödinger y las formulaciones de Dirac,
pero también las ecuaciones de Maxwell, la
ley de Lenz y porque no la fuerza de Lorentz,
la teoría cuántica de campos y la física de
altas energías. Aquí es importante resaltar
que lo que implica la teoría cuántica de
campos, la cual puede definirse como el
resultado de cuantizar el sistema clásico de
una teoría clásica de campos, estudiando las
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partículas subatómicas y sus interacciones,
así como las relaciones de spin y carga
masa
de las partículas, la materia
condensada
y la
superconductividad,
aplicando los principios de la mecánica
cuántica a los sistemas clásicos de campos
continuos, como por ejemplo el campo
electromagnético.
En un computador clásico el funcionamiento
de todos los circuitos en conjunto permite el
correcto procesamiento de información y la
interacción eficiente con el usuario, de la
misma manera en el universo como un
gigantesco computador, todo aquello que
vemos y que somos inclusive, corresponde a
un sistema cuyo fin desconocemos y cuya
naturaleza hemos tratado de describir, con
un inmenso aporte de la teoría cuántica y las
leyes clásicas del electromagnetismo, la
fuerza gravitacional, la fuerza nuclear débil y
nuclear fuerte, diversas teorías del todo
etc… En 1833 Carlyle observó que la historia
universal es un infinito libro sagrado que
todos los hombres escriben y leen y tratan
de entender, y en que también los escriben;
quizás por eso sea tan importante la
creación y disolución de paradigmas.
Se ha procurado destacar la importancia de
consolidar una teoría general de las leyes
que describen la naturaleza, cuyos
fundamentos no corran riesgo de caer en
contradicciones evidentes, y que todo
consideren, lo describan y lo relacionen
como una divinidad que termina el delirio.
 La información cuántica abre nuevas
vías
de
desarrollo
para
la
comunicación global, con métodos
más eficientes e instantáneos.
 La teoría electromagnética puede
explicarse con precisión a través de la
física cuántica.
 La
electrodinámica
cuántica
constituye uno de los fundamentos de
la física moderna, al conjugar la física
cuántica con la física clásica.
 Una vez se conozcan completamente
las leyes de la física, seremos
capaces de utilizar la computación
cuántica a pequeña escala para
entender completamente el universo
como un todo.
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CONCLUSIONES
 El universo es indistinguible de un
computador cuántico cuyos entes
contiene información, y la interacción
entre
ellos
permite
procesar
información cuántica.
 La
computación
cuántica
se
desarrolla gracias a la interacción de
entes cuánticos portadores de
información.
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