Hay al menos un par de problemas abiertos que conozco, aceptando que este no es realmente mi campo.
Hablando en términos generales, un estado mecánico cuántico exhibe enredos entre dos (o más) subsistemas cuando no puede ser factorizado / separado en factores pertenecientes a cada subsistema.
En el caso del ejemplo prototípico del estado de Bell de dos qubits enredados:
- ¿Qué es un cuanto de energía?
- ¿Es la entropía una propiedad fundamental del universo?
- ¿Qué se puede considerar como una 'simetría del tiempo'?
- ¿Cómo se puede definir con precisión el principio de incertidumbre en términos matemáticos?
- ¿Qué tan rápido se afectan entre sí las partículas enredadas?
| Bell⟩ = (| 11⟩ + | 00⟩) / Root (2)
El estado está enredado porque no se puede escribir como,
| Bell⟩ = | a⟩ | b⟩
Donde los factores | a⟩, | b⟩ son estados solo en el primer y segundo qubit. Si el estado se pudiera escribir de esta manera, se factorizaría explícitamente y los dos qubits no se enredarían.
Uno de los problemas abiertos se refiere a cómo clasificar enredos multipartidistas . El entrelazamiento multiparte, como puede suponer, describe las correlaciones entre múltiples subsistemas de mecánica cuántica que están enredados de una manera que no puede caracterizarse como correlaciones entre pares de subsistemas.
Un ejemplo de un estado entrelazado en varias partes es el estado GHZ,
| Bell⟩ = (| 111⟩ + | 000⟩) / Root (3)
Este estado tiene un enredo tripartito entre tres qubits.
Por el contrario, el enredo bipartito , es decir, el enredo que se puede describir por completo en términos de correlación entre pares de subsistemas, como ocurre con el estado de Bell que se muestra arriba, es mucho más fácil de caracterizar y diagnosticar.
Una cantidad que se puede usar para diagnosticar enredos bipartitos es la llamada información mutua. Si la entropía del enredo de un subsistema A se denota S (A), entonces la información mutua entre dos subsistemas A y B es,
I (A; B) = S (A) + S (B) – S (AB).
Esta cantidad mide, en términos generales, cuánta información tengo en A y B por separado que no tengo en la combinación AB (tener acceso a ambos sistemas A y B al mismo tiempo)
Si bien tenemos medios para diagnosticar el enredo bipartito, la forma de describir el enredo multipartidista es mucho menos clara y mucho más difícil.
Claramente juega un papel importante en los sistemas mecánicos cuánticos interesantes en muchos subsistemas constituyentes, por lo que comprender este problema indudablemente puede proporcionar información sobre estas áreas.
El segundo problema abierto es la pregunta final no resuelta sobre si existen o no variables ocultas responsables en última instancia del enredo mecánico cuántico; lo que implica que la mecánica cuántica es secretamente determinista. Huelga decir que los resultados prohibidos de Bell et al implican que no puede existir tal teoría que sea local. La localidad de la física es el medio por el cual la causalidad se implementa en las teorías relativistas , por lo tanto, ningún físico está ansioso por abandonar la noción de localidad.
¡Sin embargo, es una idea interesante a tener en cuenta y es ciertamente divertida de pensar!