Mala suerte, Einstein: la ¡°acci¨®n fantasmag¨®rica¡± es real
Un nuevo estudio pone en duda uno de los principios esenciales de la f¨ªsica cl¨¢sica
Cient¨ªficos de la Universidad T¨¦cnica de Delft (Holanda) han realizado un experimento que, en su opini¨®n, demuestra una de las afirmaciones fundamentales de la teor¨ªa cu¨¢ntica: los objetos separados entre s¨ª por una gran distancia pueden afectar instant¨¢neamente a sus respectivos comportamientos.
El hallazgo constituye un nuevo rev¨¦s para uno de los principios esenciales de la f¨ªsica cl¨¢sica, conocido como ¡°localidad¡±, que afirma que un objeto solo se ve directamente influido por su entorno inmediato. El estudio de Delft, publicado en la revista Nature, otorga mayor credibilidad a una idea que Einstein rechaz¨® sonadamente. El cient¨ªfico afirm¨® que la teor¨ªa cu¨¢ntica necesitaba una ¡°acci¨®n fantasmag¨®rica a distancia¡±, y se neg¨® a aceptar la idea de que el universo pudiese comportarse de una manera tan extra?a y aparentemente aleatoria.
En concreto, Einstein se burlaba del concepto de que las part¨ªculas separadas pudiesen estar tan plenamente ¡°entrelazadas¡± que, al medir una part¨ªcula, la otra se viera influida al instante, independientemente de la distancia que las separase. Einstein qued¨® profundamente contrariado por la incertidumbre que introduc¨ªa la teor¨ªa cu¨¢ntica, y compar¨® sus implicaciones con que Dios jugase a los dados.
Einstein se neg¨® a aceptar la idea de que el universo pudiese comportarse de una manera tan extra?a y aparentemente aleatoria
Sin embargo, desde la d¨¦cada de 1970, una serie de experimentos concretos realizados por diferentes f¨ªsicos est¨¢ acabando con cualquier duda ¡ªexplicaciones alternativas conocidas como ¡°agujeros¡±¡ª de que dos part¨ªculas que hayan estado entrelazadas previamente, aun estando ahora separadas por todo el universo, puedan interactuar al instante.
El nuevo experimento, realizado por un grupo dirigido por Ronald Hanson, f¨ªsico del Instituto Kavli de Nanociencia de la universidad holandesa, y en el que han colaborado cient¨ªficos espa?oles y brit¨¢nicos, es la prueba m¨¢s concluyente que apoya las afirmaciones fundamentales de la teor¨ªa de la mec¨¢nica cu¨¢ntica sobre la existencia de un mundo extra?o, formado por un tejido de part¨ªculas subat¨®micas, donde la materia no adopta una forma hasta que se observa, y donde el tiempo no solo avanza, sino que tambi¨¦n retrocede.
Los investigadores describen su experimento como una ¡°prueba Bell sin agujeros¡±, en referencia a un experimento propuesto en 1964 por el f¨ªsico John Stewart Bell, como una forma de demostrar que la ¡°acci¨®n fantasmag¨®rica a distancia¡± es real. ¡°Estas pruebas se hacen desde finales de la d¨¦cada de 1970, pero siempre de una forma que exig¨ªa suposiciones adicionales¡±, explica Hanson. ¡°Ahora hemos confirmado la existencia de una acci¨®n fantasmag¨®rica a distancia¡±.
Seg¨²n los cient¨ªficos, ya se han descartado todas las posibles variables ocultas que ofrecer¨ªan explicaciones a los entrelazamientos de larga distancia basados en las leyes de la f¨ªsica cl¨¢sica.
Los investigadores de Delft pudieron entrelazar dos electrones separados por una distancia de 1,3 kil¨®metros y luego compartir informaci¨®n entre ellos. Los f¨ªsicos usan el t¨¦rmino ¡°entrelazamiento¡± para hacer referencia a las parejas de part¨ªculas generadas de tal modo que no pueden describirse independientemente.
Los cient¨ªficos colocaron dos diamantes en los extremos opuestos del campus de la Universidad de Delft, a 1,3 kil¨®metros de distancia. Cada diamante conten¨ªa una min¨²scula trampa para electrones individuales, que tienen una propiedad magn¨¦tica llamada ¡°esp¨ªn¡± [del ingl¨¦s ¡°spin¡±, que significa giro o girar]. Luego se usaron impulsos de energ¨ªa l¨¢ser y microondas para entrelazar y medir el ¡°esp¨ªn¡± de los electrones.
La distancia ¡ªlos detectores estaban instalados en extremos opuestos del campus¡ª garantizaba que la informaci¨®n no pudiera intercambiarse por medios convencionales en el tiempo que lleva hacer la medida.
Los cient¨ªficos colocaron dos diamantes en los extremos opuestos del campus de la Universidad de Delft, a 1,3 kil¨®metros de distancia
¡°Creo que es un experimento bonito e ingenioso, que ayudar¨¢ a avanzar a todo el campo¡±, explica David Kaiser, f¨ªsico del MIT, que no particip¨® en el experimento. Sin embargo, Kaiser, que trabaja con otro grupo de f¨ªsicos que se est¨¢ preparando para realizar un experimento a¨²n m¨¢s ambicioso el a?o que viene ¡ªdonde se medir¨¢ la luz capturada en extremos alejados del universo¡ª tambi¨¦n afirma que no considera que el experimento holand¨¦s haya disipado todo atisbo de duda.
Las pruebas se realizan en un mundo complejo y peculiar. Seg¨²n la mec¨¢nica cu¨¢ntica, las part¨ªculas no adquieren propiedades formales hasta que se miden o se observan de alg¨²n modo. Hasta entonces, pueden existir simult¨¢neamente en dos o m¨¢s puntos. Sin embargo, una vez medidas, pasan a una realidad m¨¢s cl¨¢sica, y existen en un solo lugar.
M¨¢s all¨¢ del resultado inmediato, los f¨ªsicos se percataron de que el experimento representaba un avance en la comprensi¨®n de un mundo liliputiense que otrora era terreno de la teor¨ªa. La mec¨¢nica cu¨¢ntica ya ha tenido un impacto enorme en la tecnolog¨ªa y la industria moderna: constituye los cimientos del l¨¢ser y los ordenadores modernos, por ejemplo.
¡°Lo que me resulta interesante es que los experimentadores est¨¢n aprendiendo a manipular los sistemas cu¨¢nticos y realizan experimentos que eran imposibles cuando yo empec¨¦ en la f¨ªsica¡±, se?ala Leonard Susskind, f¨ªsico te¨®rico de Stanford. ¡°Las cosas que antes eran ¡®experimentos mentales¡¯, en el mejor de los casos, se convierten en una realidad, y luego en rutina. Es algo extraordinario¡±.
En efecto, el experimento no es solo una justificaci¨®n de la ex¨®tica teor¨ªa de la mec¨¢nica cu¨¢ntica, sino un paso hacia una aplicaci¨®n pr¨¢ctica conocida como ¡°internet cu¨¢ntico¡±. Actualmente, la seguridad de Internet y de la infraestructura del comercio electr¨®nico se ve amenazada por potentes ordenadores que plantean un desaf¨ªo para la tecnolog¨ªa de codificaci¨®n basada en la capacidad de factorizar n¨²meros grandes y otras estrategias relacionadas.
Algunos investigadores como Hanson se imaginan una red de comunicaci¨®n cu¨¢ntica formada por una cadena de part¨ªculas entrelazadas que rodea todo el planeta. Dicha red permitir¨ªa compartir con seguridad claves de codificaci¨®n y conocer los intentos de espionaje con una certeza absoluta.
Para algunos f¨ªsicos, aunque el nuevo experimento afirme que ¡°no tiene agujeros¡±, el asunto no est¨¢ completamente zanjado. ¡°El experimento ha acabado, de forma hermosa, con dos de los tres principales agujeros. Pero dos de tres no son tres¡±, afirma Kaiser. ¡°Creo con toda mi alma que la mec¨¢nica cu¨¢ntica es la descripci¨®n correcta de la naturaleza, pero, francamente, a¨²n no estamos en condiciones de afirmarlo con total rotundidad¡±.
Una posible debilidad del experimento, opina Kaiser, es que el sistema electr¨®nico que los investigadores emplearon para a?adir aleatoriedad a su medida podr¨ªa estar determinado de antemano de alguna forma sutil que es dif¨ªcilmente detectable, lo que supondr¨ªa que el resultado podr¨ªa estar predeterminado, tal y como cre¨ªa Einstein.
Para intentar superar esa debilidad y cerrar el que se considera ¨²ltimo agujero, la Fundaci¨®n Nacional de Ciencia ha financiado a un grupo de f¨ªsicos liderados por Kaiser y Alan H. Guth, tambi¨¦n del MIT, para realizar un experimento con m¨¢s posibilidades de garantizar la independencia completa de los detectores de medidas, capturando la luz de objetos alejados y situados en extremos diferentes de la galaxia el a?o que viene. Luego se ir¨¢ un paso m¨¢s all¨¢, y se capturar¨¢ la luz de objetos conocidos como cu¨¢sares y situados cerca del l¨ªmite del universo, en los a?os 2017 y 2018.
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