Descripción: La entropía de entrelazamiento es una medida fundamental en la teoría de la información cuántica que cuantifica la cantidad de entrelazamiento presente en un sistema cuántico. Se calcula a partir de la matriz de densidad reducida de un subsistema, lo que permite evaluar cuán entrelazados están dos o más qubits. En términos más simples, la entropía de entrelazamiento proporciona una forma de entender la correlación cuántica entre partículas que están en estados entrelazados, donde el estado de una partícula no puede describirse independientemente del estado de la otra. Esta propiedad es crucial para el funcionamiento de muchos algoritmos cuánticos y protocolos de comunicación cuántica, ya que el entrelazamiento es una de las características que distingue a la computación cuántica de la computación clásica. La entropía de entrelazamiento se expresa comúnmente en términos de la entropía de von Neumann, que es una extensión de la entropía clásica a sistemas cuánticos. A medida que aumenta la entropía de entrelazamiento, se indica que hay una mayor cantidad de información cuántica compartida entre los qubits, lo que puede ser aprovechado en diversas aplicaciones, desde la criptografía cuántica hasta la simulación de sistemas cuánticos complejos.
Historia: La noción de entropía de entrelazamiento se desarrolló en el contexto de la mecánica cuántica y la teoría de la información cuántica en las últimas décadas del siglo XX. Aunque el concepto de entrelazamiento fue introducido por Albert Einstein, Boris Podolsky y Nathan Rosen en 1935, no fue hasta la década de 1990 que se formalizó la idea de entropía de entrelazamiento como una medida cuantitativa. Investigadores como Horodecki et al. en 2009 contribuyeron significativamente a la comprensión de las propiedades del entrelazamiento y su relación con la entropía, estableciendo un marco teórico que ha sido fundamental para el desarrollo de la computación cuántica moderna.
Usos: La entropía de entrelazamiento tiene aplicaciones cruciales en diversas áreas de la computación cuántica, incluyendo la criptografía cuántica, donde se utiliza para garantizar la seguridad de las comunicaciones. También es fundamental en la simulación de sistemas cuánticos, donde se emplea para entender las correlaciones entre partículas en estados entrelazados. Además, se utiliza en algoritmos cuánticos, donde el entrelazamiento juega un papel clave en la mejora de la eficiencia computacional.
Ejemplos: Un ejemplo práctico de entropía de entrelazamiento se encuentra en la criptografía cuántica, específicamente en el protocolo BB84, donde se utiliza el entrelazamiento para detectar posibles interceptaciones en la comunicación. Otro caso es el uso de la entropía de entrelazamiento en experimentos de teleportación cuántica, donde se demuestra cómo la información cuántica puede ser transferida entre partículas entrelazadas sin necesidad de mover físicamente las partículas mismas.
