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Apuntes sobre el entrelazamiento cuántico

Texto de Gonzalo Pérez (doctor en biología)

La espeluznante acción a distancia es verdad. La teoría tiene que ver con Albert Einstein y plantea, en términos generales, que dos partículas (o dos fotones) que nacen de una misma fuente coherente están entrelazados y lo que le ocurre a uno influye en el otro, sin importar la distancia que los separe, así sea de un año luz.

No es por cierto desacertado decir, o saber que en realidad no sabemos nada. Basta mirar el cielo en una noche estrellada y pensar que el universo, caprichosamente, se está expandiendo de forma acelerada cuando debería ser lo contrario.

La extraña propiedad cuántica de la que hablaremos en esta oportunidad, denominada entrelazamiento cuántico, no hace más que sumar leña al fuego de la ignorancia.   Esta teoría indica que dos partículas (digamos mejor dos fotones) que nacen de una misma fuente coherente estarán entrelazados. En otras palabras: lo que le ocurra a uno de estos fotones influirá de forma instantánea en el otro fotón, sin importar la distancia a la se encuentren (1 año luz, por ejemplo). Es decir, la mecánica cuántica no puede indicar en qué sentido va a estar el spin de ninguno de los fotones, pero cuando uno gire hacia arriba el otro girará instantáneamente hacia abajo.  

 ¿De qué demonios estamos hablando? Sin duda alguna por esto Albert Einstein denominó este fenómeno teórico, aunque en la actualidad existen varias pruebas de su existencia, como la “espeluznante acción a distancia”.  De hecho, el entrelazamiento cuántico fue en un principio planteado por el mismo Einstein en conjunto con otros físicos del «mismo palo», como Boris Podolsky y Nathan Rosen  como un argumento en contra de la mecánica cuántica, en particular con vistas a probar su «incompletitud». Desde su planteamiento en 1935, mucho esfuerzo teórico y experimental se ha realizado para poder comprobar fehacientemente este raro fenómeno.

Un importante avance llegó de la mano de las matemáticas varios años después, cuando en el 1964 John S. Bell publica el trabajo que lo hizo famoso. En este artículo, Bell demuestra, con un refinado análisis de las sutilezas que involucra el entrelazamiento, que el debate de índole metafísica entre partidarios de la postura EPR, de un lado, y los partidarios de la interpretación de Bohr por el otro, podía resolverse. Es decir, la discusión pasó del dominio de la filosofía de la ciencia a algo que puede realmente aclararse en el laboratorio. Si Einstein y sus partidarios tenían razón, las desigualdades de Bell son ciertas y la teoría cuántica es incompleta. Si la teoría cuántica es completa, estas desigualdades serían violadas.

Desde entonces se han llevado a cabo numerosos experimentos y todos ellos han llegado a la conclusión de la violación de las desigualdades de Bell. Esto implica que la teoría cuántica tenía razón, demostrado un grado muy alto de precisión en la descripción del mundo microscópico o subatómico, incluso a pesar de sus sabidas predicciones que chocan con el sentido común y cotidianeidad. Entre estos experimentos, los primeros que van a ser aceptados mayoritariamente como concluyentes son los del Aspect et al a partir del 1981 en el Instituto de Óptica Teórica y Aplicada de la Universidad de París-Sur. Sin embargo, si quedaba algún atisbo de duda, en el 2015 investigadores de la Universidad Técnica de Delft (Holanda), realizaron un experimento que demuestra una de las afirmaciones fundamentales de la teoría cuántica: los objetos separados entre sí por una gran distancia pueden afectar instantáneamente a sus respectivos comportamientos. El experimento demostró, sin ambigüedades, como lo indica el titulo del trabajo (“Loophole-free Bell inequality violation using electron spins separated by 1.3 kilometres”) que el universo puede comportarse de una manera tan extraña y aparentemente aleatoria. Las reglas de las cuales nos valemos para tratar de entender la inmensidad son cada vez más difusas. En el experimento realizado por un grupo dirigido por Ronald Hanson, y en el que han colaborado científicos españoles y británicos, se pudo entrelazar dos electrones separados por una distancia de 1,3 kilómetros y posteriormente compartir información entre ellos. Los científicos colocaron dos diamantes en los extremos opuestos del campus de la Universidad de Delft. Cada piedra contenía una minúscula trampa para electrones individuales. Luego se usaron impulsos de energía láser y microondas para entrelazar y medir el spin de los electrones.

Hanson afirmó que el resultado del experimento, publicado en la prestigiosa revista Nature (vol. 526, pág. 682–686) es la prueba más concluyente sobre la existencia de un mundo extraño, formado por un tejido de partículas subatómicas, donde la materia no adopta una forma hasta que se observa, y donde el tiempo no sólo avanza, sino que también retrocede.

Sin embargo esta locura existencial aún no ha terminado. En abril de 2018 y seguida de unos tres años de varios asombrosos descubrimientos en la temática, científicos de la Universidad de Aalto en Finlandia, establecieron que la espeluznante acción a distancia no sólo pertenece al mundo de lo subatómico, demostrando un entrelazamiento cuántico en dos entidades macroscópicas: tambores vibratorios fabricados de aluminio metálico con un diámetro similar al ancho de un cabello humano delgado. 

Las consecuencias filosóficas y epistemológicas son sin duda demoledoras y las implicancias de estos descubrimientos abren numerosas puertas a áreas como la computación cuántica y la tele-transportación. Pero esto es otra historia.

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