Nobel de Física 2022: ¿que es el entrelazamiento cuántico?

El Premio Nobel de Física fue otorgado ayer al francés Alain Aspect, al estadounidense John Cla y al austriaco Anton Zeilinger por sus descubrimientos en el campo de la mecánica cuántica.

El trío fue galardonado por su trabajo pionero con lo que se conoce como el “entrelazamiento cuántico”. Usando experimentos innovadores, estos físicos han demostrado el potencial para investigar y controlar partículas que se encuentran en un estado entrelazado en el cual lo que le sucede a una determinada partícula también le sucede a la otra, incluso si en realidad están demasiado separadas para afectarse entre sí.

Cada uno de estos científicos desde su frente ha trabajado en el desarrollo de herramientas experimentales que han sentado las bases para una nueva era de la tecnología cuántica en la que actualmente, existe un amplio campo de investigación que incluye los ordenadores cuánticos, las redes cuánticas y la comunicación cifrada cuántica segura.

Pero, ¿qué es el entrelazamiento cuántico y por qué es importante? De acuerdo con el profesor de la Universidad Nacional Jairo Alexis Rodriguez, doctor en física y Consejero Nacional de Ciencia, el entrelazamiento cuántico hace referencia a la propiedad por la cual dos o más partículas cuánticas están ligadas (unidas en información) y la medición del estado de una de ellas determina el estado a medir en la otra, sin importar qué tan separadas estén, algo difícil de asumir para la mente.

Como explica la Real Academia Sueca de las Ciencia, esto va en contra de todas las ideas habituales sobre causa y efecto y la naturaleza de la realidad. ¿Cómo puede algo ser influenciado por un evento que ocurre en otro lugar sin ser alcanzado por algún tipo de señal de él? Una señal no puede viajar más rápido que la luz, pero en la mecánica cuántica no parece haber ninguna necesidad de una señal para conectar las diferentes partes de un sistema extendido.

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“Esta propiedad implica conocer un estado cuántico de manera instantánea, ¡Más rápido que la velocidad de la luz! Este fue quizás el punto de la mecánica cuántica que más contrarió a Albert Einstein”, explica Rodríguez, quien exalta que este año se haya reconocido con el Nobel a científicos que, como Aspect, han sentado las bases de la computación cuántica.

Durante mucho tiempo, la pregunta fue si esa correlación se debía a que las partículas en un par entrelazado contenían variables ocultas, instrucciones que les dicen qué resultado deben dar en un experimento.

En la década de 1960, John Stewart Bell desarrolló las desigualdades matemáticas (y el teorema asociado) que llevan su nombre. Estas plantean que si hay variables ocultas, la correlación entre los resultados de un gran número de mediciones nunca superará un determinado valor.

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Sin embargo, la mecánica cuántica predice que un cierto tipo de experimento violará las desigualdades de Bell, dando lugar a una correlación más fuerte de lo que sería posible de otros modos.

John Cla desarrolló las ideas de Bell en un experimento práctico. Cuando tomó las mediciones, su equipo apoyó la mecánica cuántica al violar claramente una desigualdad de Bell. Esto significa que la mecánica cuántica no puede ser reemplazada por una teoría que utilice variables ocultas.

Tras el experimento de Cla quedaron algunas cuestiones abiertas. Aspect desarrolló el experimento, utilizándolo de forma que cerró una importante laguna. Fue capaz de cambiar los ajustes de medición después de que un par entrelazado hubiera dejado su fuente, por lo que la configuración que existía cuando fueron emitidos no podía afectar al resultado. Esto proporcionó un resultado claro: la mecánica cuántica es correcta y no hay variables ocultas.

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Por su parte, utilizando nuevas herramientas y largas series de experimentos, Anton Zeilinger comenzó a utilizar estados cuánticos entrelazados. Entre otras cosas, su grupo de investigación ha demostrado un fenómeno llamado teleportación cuántica, que permite trasladar un estado cuántico de una partícula a otra a distancia. De esta forma no se transmite materia, pero sí información.

Se trata de un fenómeno donde una característica importante es que si se intenta intervenir en la comunicación de información, se destruye el entrelazamiento entre ellas. A partir de hallazgos como los de Zeilinger se comenzó a hablar de criptografía cuántica, en la cual sería imposible interceptar mensajes, y los s recibirían alertas de vulnerabilidad.

REDACCIÓN CIENCIA

*Con información de Agencia Sinc