?Por qu¨¦ es importante el entrelazamiento cu¨¢ntico?

Para entender lo que es un entrelazamiento cu¨¢ntico primero hay que definir los fen¨®menos cu¨¢nticos coherentes. Tengo que empezar explic¨¢ndote que en f¨ªsica hay varias escalas. Por ejemplo, la f¨ªsica cu¨¢ntica se dedica a describir fen¨®menos que ocurren a escalas muy peque?as. Cuando tenemos part¨ªculas muy peque?as como ¨¢tomos, fotones, electrones, etc¨¦tera. que no puedes ver a simple vista, si las tienes muy fr¨ªas, es decir, muy bien aisladas, se comportan de una manera que no es a lo que estamos acostumbrados en la parte del universo apreciable a simple vista. Entonces aparecen los fen¨®menos que llamamos cu¨¢nticos.

Para que se entienda esto yo uso una analog¨ªa, imag¨ªnate que est¨¢s en un bar con una colega con la que tienes una conversaci¨®n muy sofisticada sobre f¨ªsica cu¨¢ntica. Segu¨ªs hablando y no paran de traer rondas de bebidas, cuando ya hab¨¦is bebido muchas rondas, la conversaci¨®n empieza a ser mucho m¨¢s desordenada porque el az¨²car ha hecho su efecto sobre vuestros cerebros. A ¨²ltima hora, la gente habla cada vez m¨¢s alto, la m¨²sica es ensordecedora y entonces ya no hay debate cient¨ªfico ni nada. El comportamiento de los seres humanos se puede alterar si hay mucho ruido en el entorno o seg¨²n lo que coman o lo que beban. Pues a los ¨¢tomos les pasa algo parecido, si t¨² los tienes en un entorno en el que hay mucho ¡°ruido¡± (por ejemplo, temperatura muy alta) eso les puede afectar mucho y los desordena. Pero cuando eliminamos esos ¡°ruidos¡± los ¨¢tomos se comportan de una forma mucho m¨¢s ordenada, de una forma nueva, aparecen esos efectos cu¨¢nticos.

Hablamos de sistemas cu¨¢nticos coherentes cuando est¨¢n suficientemente aislados como para que se vean estos efectos que no se ven normalmente. Y ahora vamos al entrelazamiento. En f¨ªsica y en matem¨¢ticas estudiamos algo que se llaman correlaciones, que es que hay cosas que van relacionadas estad¨ªsticamente. Por ejemplo, el fuego se correlaciona con los bomberos. Hay correlaciones que implican causa y otras, no. Y hay correlaciones que son cu¨¢nticas, que no pueden describirse por la f¨ªsica cl¨¢sica y que son muy fuertes. Cuando hablamos de entrelazamiento en cu¨¢ntica estamos hablando de correlaciones como las de toda la vida pero que no se pueden explicar con la f¨ªsica cl¨¢sica. Son correlaciones que se ven a nivel at¨®mico o a nivel molecular.

Las correlaciones entre part¨ªculas cu¨¢nticas pueden ser m¨¢s fuertes que las cl¨¢sicas y pueden utilizarse para hacer cosas bastante divertidas

Esas correlaciones entre part¨ªculas cu¨¢nticas pueden ser m¨¢s fuertes que las cl¨¢sicas y pueden utilizarse para hacer cosas bastante divertidas. Por ejemplo, se puede preparar dos ¨¢tomos en un estado especial entrelazado en un laboratorio, mandar uno a M¨¢laga y otro a Granada, y usarlos para crear una especie de ¡°teletransporte¡± o ¡°catapulta¡± cu¨¢ntica. Con esta peque?a m¨¢quina de teletransporte, puedes ¡°catapultar¡± la informaci¨®n contenida en un tercer ¨¢tomo de M¨¢laga a Granada mandando pares de bits cl¨¢sicos de informaci¨®n (ceros o unos). Esto es sorprendente porque el estado de ese ¨¢tomo puede ser cu¨¢ntico y bastante m¨¢s complejo que la informaci¨®n cl¨¢sica que enviamos de M¨¢laga a Granada. Esto es posible gracias al estado entrelazado, que crea una conexi¨®n espacial ex¨®tica entre Granada y M¨¢laga. Se parece un poco al teletransporte de las pel¨ªculas porque permite enviar informaci¨®n (cu¨¢ntica) sin usar cables (cu¨¢nticos).

Si tienes un estado entrelazado tambi¨¦n puedes hacer una cosa que se llama cuantificaci¨®n densa en inform¨¢tica. Te permite usar un estado cu¨¢ntico entrelazado para mandar 2 bits de informaci¨®n de M¨¢laga a Granada mandando solo 1 bit cu¨¢ntico. Sin entrelazamiento, ser¨ªa imposible mandar m¨¢s de 1 bit, es decir, el entrelazamiento puede ser ¨²til para mandar informaci¨®n utilizando menos recursos.

El entrelazamiento no es solo te¨®rico, llevamos muchos a?os haciendo experimentos

El entrelazamiento no es solo te¨®rico, llevamos muchos a?os haciendo experimentos de entrelazamientos. Ahora mismo se consigue el entrelazamiento cu¨¢ntico con bastante facilidad en los laboratorios.

El entrelazamiento cu¨¢ntico tambi¨¦n se usa en criptograf¨ªa para hacer claves m¨¢s seguras. En cuanto a los ordenadores cu¨¢nticos, no se sabe muy bien qu¨¦ fen¨®menos utilizan para calcular, pero s¨ª se sabe que pueden ser m¨¢s r¨¢pidos que los cl¨¢sicos para resolver algunos problemas computacionales y de hecho hay problemas que no se pueden resolver en ordenadores cl¨¢sicos y s¨ª en los cu¨¢nticos. Conocemos ya algunos fen¨®menos cu¨¢nticos que intervienen en eso o que son necesarios para que eso ocurra y el entrelazamiento cu¨¢ntico es uno de ellos. Se sabe que si tienes un ordenador cu¨¢ntico que no es capaz de entrelazar, usando algunos tipos concretos de entrelazamiento, no ser¨¢ capaz de superar a uno cl¨¢sico, es decir, el entrelazamiento es un requisito para la computaci¨®n cu¨¢ntica, lo que no quiere decir que sea suficiente.

Juani Bermejo es doctora en computaci¨®n cu¨¢ntica, investigadora y profesora de la Universidad de Granada.

Pregunta enviada v¨ªa email por Marcelo Rub¨¦n Massone

Nosotras respondemos es un consultorio cient¨ªfico semanal, patrocinado por la Fundaci¨®n Dr. Antoni Esteve y el programa L¡¯Or¨¦al-Unesco ¡®For Women in Science¡¯, que contesta a las dudas de los lectores sobre ciencia y tecnolog¨ªa. Son cient¨ªficas y tecn¨®logas, socias de AMIT (Asociaci¨®n de Mujeres Investigadoras y Tecn¨®logas), las que responden a esas dudas. Env¨ªa tus preguntas a nosotrasrespondemos@gmail.com o por Twitter #nosotrasrespondemos.

Coordinaci¨®n y redacci¨®n: Victoria Toro

Puedes seguir a MATERIA en Facebook, Twitter, Instagram o suscribirte aqu¨ª a nuestra Newsletter