Un equipo de investigadores asegura haber demostrado la ¡°pseudotelepat¨ªa cu¨¢ntica¡± a partir de un juego

Una de las propiedades m¨¢s fascinantes de la f¨ªsica cu¨¢ntica es el entrelazamiento. Este permite que un efecto, como una rotaci¨®n, en una part¨ªcula (a la que se suele denominar Alice) afecte a otra (Bob) de forma instant¨¢nea, aunque est¨¦n muy separadas. Esta capacidad es clave en una de las aplicaciones con m¨¢s potencial de esta ciencia: la computaci¨®n. Pero sus fundamentos siguen siendo objeto de estudio. Un grupo de investigadores chinos cree haber demostrado en un experimento a partir de un juego la ¡°pseudotelepat¨ªa cu¨¢ntica¡±. El trabajo se fundamenta, seg¨²n indica Science, en una propuesta de Ad¨¢n Cabello, profesor de la Universidad de Sevilla, publicada en 2001 en Physical Review Letters.

Jia-Min Xu, de la Universidad de Ciencia y Tecnolog¨ªa de China, encabeza la ¨²ltima investigaci¨®n, titulada Demostraci¨®n experimental de la pseudotelepat¨ªa cu¨¢ntica y publicada tambi¨¦n en Physical Review Letters. La prueba se ha realizado a partir de los cuadrados m¨¢gicos ideados en la d¨¦cada de los noventa por David Mermin, de la Universidad de Cornell (Nueva York), y Asher Peres, del Instituto de Tecnolog¨ªa de Israel.

¡°No es telepat¨ªa ni magia, es f¨ªsica¡±, explica Cabello. ¡°Se trata de un juego que es imposible ganar siempre a no ser que se use una forma especial de no-localidad cu¨¢ntica. Nosotros la llamamos no-localidad todo o nada. Despu¨¦s se ha llamado pseudotelepat¨ªa cu¨¢ntica y ese nombre ha atra¨ªdo mucha atenci¨®n. El experimento usa un conjunto de medidas descubierto por Peres y Mermin, que se pueden colocar en una tabla 3 x 3 y que, a veces, se llama el cuadrado m¨¢gico¡±, a?ade el profesor sevillano.

A partir de esta propuesta, el equipo de Jia-Min Xu cree haber dado con una de las claves de esta f¨ªsica: ¡°Hemos conseguido una fiel demostraci¨®n experimental de la pseudotelepat¨ªa cu¨¢ntica a trav¨¦s de la versi¨®n no-local del juego de cuadrados m¨¢gicos Mermin-Peres, donde Alice y Bob rellenan cooperativamente un cuadrado m¨¢gico de tres por tres cuadr¨ªculas. Adoptamos el esquema de hiperenredo y preparamos dos pares de fotones entrelazados tanto en libertad de polarizaci¨®n como en los de momento angular orbital. Nuestros resultados muestran que los jugadores cu¨¢nticos pueden ganar simult¨¢neamente todas las partidas¡±.

¡°Estamos observando algo que no tiene un equivalente cl¨¢sico¡±, afirma la cient¨ªfica de informaci¨®n cu¨¢ntica de la Universidad de Ottawa Anne Broadbent en Science sobre la pseudotelepat¨ªa.

¡°No es un nombre que me guste, pero es cierto que parece telepat¨ªa¡±, comenta el investigador hispalense. Y explica: ¡°Imagina que Alicia [Alice en los experimentos] y Benito [Bob] est¨¢n aislados en sitios distintos y no tienen ninguna forma de comunicarse. En cada ronda del juego, un ¨¢rbitro les pide que rellenen, poniendo un 1 o un -1 en cada casilla, tres casillas de una tabla que tiene 3 filas y 3 columnas. Alicia tiene que rellenar las tres casillas de la fila que le indique el ¨¢rbitro y siempre el producto de sus tres n¨²meros tiene que ser 1. Por ejemplo, vale que ponga 1, -1 y -1, pero no vale que ponga -1, 1 y 1. Benito tiene que rellenar las tres casillas de la columna que le indique el ¨¢rbitro y siempre el producto de sus tres n¨²meros tiene que ser -1. Ni Alicia ni Benito saben qu¨¦ casillas tiene que rellenar el otro. Ganan si escriben el mismo n¨²mero en la casilla com¨²n a la fila de Alicia y a la columna de Benito, y pierden si escriben n¨²meros diferentes. Sin f¨ªsica cu¨¢ntica, como mucho, podr¨ªan ganar 8 de cada 9 jugadas. Pero la f¨ªsica cu¨¢ntica permite que ganen siempre. Sin saber f¨ªsica cu¨¢ntica, uno podr¨ªa llegar a la conclusi¨®n de que Alicia y Benito se est¨¢n comunicando telep¨¢ticamente. Sin embargo, lo ¨²nico que est¨¢n haciendo es medir sistemas que prepararon antes de empezar el juego¡±.

Cabello considera el experimento diferente a otros de no-localidad. ¡°Los experimentos normales permiten ganar juegos con mayor probabilidad de lo que es posible sin f¨ªsica cu¨¢ntica. Sin embargo, este experimento apunta a una situaci¨®n en la que los jugadores ganan siempre. Esto lo hace m¨¢s interesante. [Albert] Einstein, que era un antagonista declarado de la f¨ªsica cu¨¢ntica, se habr¨ªa llevado una sorpresa¡±, afirma el profesor. ¡°Adem¨¢s¡±, a?ade, ¡°es un experimento m¨¢s dif¨ªcil de hacer porque no basta con usar una pareja de cubits [bits cu¨¢nticos] entrelazados en cada jugada; hay que usar dos parejas de cubits hiperentrelazados¡±.

A partir de los planteamientos del f¨ªsico de la Universidad de Sevilla, Jia-Min Xu ha reproducido el juego y obtenido un resultado correcto en el 93,84% de las 1.075.930 partidas jugadas. La victoria se puede considerar total si se tienen en cuenta las limitaciones del experimento. Xi-Lin Wang, de la Universidad de Nanjing y coautor de la investigaci¨®n, cree que pueden ¡°mejorar la calidad de los fotones hiperenredados¡±.

Anne Broadbent explica en Science que ¡°si el juego se incorporara a un programa, permitir¨ªa comprobar si un ordenador cu¨¢ntico est¨¢ manipulando los estados entrelazados como deber¨ªa¡±.

Tres experimentos de criptograf¨ªa cu¨¢ntica

El experimento se ha publicado a finales de julio tras meses de revisiones, coincidiendo con una ebullici¨®n cient¨ªfica en el ¨¢mbito cu¨¢ntico. En tres art¨ªculos publicados simult¨¢neamente (dos en Nature y el tercero en Physical Review Letters), sendos grupos de investigadores han mostrado la factibilidad de la llamada ¡°criptograf¨ªa cu¨¢ntica independiente de los dispositivos¡±, que es la forma de usar la f¨ªsica cu¨¢ntica que mejor garantiza el secreto de las comunicaciones porque, como explica en Physical Review Letters Antonio Ac¨ªn, del Instituto de Ciencias Fot¨®nicas de Barcelona, los usuarios ¡°no necesitan modelar los dispositivos; se pueden tratar como cajas negras¡±.

Los experimentos se han desarrollado en el Reino Unido, Alemania y China y usan, respectivamente, iones, ¨¢tomos y fotones entrelazados. Ad¨¢n Cabello destaca los avances conseguidos con estas investigaciones: ¡°El de Oxford es el mejor de los tres experimentos porque es el ¨²nico que consigue generar realmente una clave segura. El de M¨²nich es muy espectacular porque involucra mayor distancia. El de China es el m¨¢s interesante de cara al futuro porque es el ¨²nico que utiliza fotones, que es lo que realmente vamos a usar para las comunicaciones de verdad¡±.

El f¨ªsico sevillano admite las dificultades de llevar estos avances al mundo real. ¡°Pero es fant¨¢stico¡±, indica, ¡°que haya experimentos que hayan conseguido llegar a este nivel de finura en la reproducci¨®n de la mec¨¢nica cu¨¢ntica¡±. ¡°Estas demostraciones son un gran avance para la ciberseguridad¡±, seg¨²n Charles Lim, de la Universidad Nacional de Singapur, que ha participado en el experimento de M¨²nich, y proporcionan seguridad ¡°contra un adversario con una potencia de procesamiento arbitraria o incluso un ordenador cu¨¢ntico¡±, a?ade Jean-Daniel Bancal, del Centro Nacional de Investigaci¨®n Cient¨ªfica franc¨¦s (CNRS), que ha participado en el experimento de Oxford.

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