El martes de la semana pasada (4), la Real Academia Sueca de Ciencias anunció los ganadores del Premio Nobel de Física 2022 en la ceremonia más famosa del mundo científico.
Los ganadores fueron los físicos John Clauser, Alain Aspect y Anton Zeilinger mediante la realización de experimentos innovadores utilizando estados cuánticos entrelazados, donde dos partículas se comportan como una sola unidad, incluso cuando están separadas. Los resultados de su investigación allanaron el camino para nuevas tecnologías basadas en información cuántica, y la ciencia detrás de ellas es particularmente impresionante.
Los físicos Alain Aspect, John Clauser y Anton Zeilinger son los premios Nobel de este año.La fuente: Organización del Premio Nobel
Pero, ¿qué es el entrelazamiento cuántico y qué es?
Para explicar este concepto hay que retroceder en el tiempo en unas pocas líneas, más precisamente a principios del siglo XX.
Una de las reglas más fundamentales de la física – incuestionable desde que Einstein la estableció por primera vez en el año milagroso de 1905 – es que nada, en términos de materia o energía, puede viajar por encima de la velocidad de la luz.. En otras palabras, ninguna señal portadora de información de ningún tipo puede viajar a través del Universo a más de 300.000 kilómetros por segundo.
Las partículas, con o sin masa, son necesarias para transmitir información de un lugar a otro, y estas partículas se ven obligadas a moverse por debajo de la velocidad de la luz, para partículas con masa, o en su límite de velocidad, para partículas sin masa.
Durante algún tiempo, desde el desarrollo de la mecánica cuántica en la década de 1920 y más allá, estas reglas, impuestas por la naturaleza y descritas por la Teoría de la Relatividad, se consideraron anuladas por otra propiedad natural de ciertas partículas de nuestro Universo: entrelazamiento cuántico.
Aunque hay muchos acertijos en la física cuántica, que, por cierto, se sabe que desafían nuestra intuición, conceptualmente, el entrelazamiento cuántico (también llamado entrelazamiento cuántico) es una idea relativamente simple.
Un lanzamiento tiene un 50% de probabilidad de caer cara o cruz.La fuente: obturador
Podemos discutir este concepto usando una analogía común: lanzar una moneda. Si usted y otra persona toman una moneda estándar de un dólar cada uno y la lanzan, existe la misma probabilidad para ambos lanzamientos de que, cuando caiga, la moneda tenga un 50 % de posibilidades de dar vuelta cara y un 50 % de posibilidades de girar la cara de la moneda. corona.
Los resultados obtenidos durante su lanzamiento y los resultados presentados por la otra persona, si bien tienen las mismas probabilidades, son completamente aleatorios, independientes y no correlacionados. En otras palabras, que salga cara o cruz no tiene nada que ver con el resultado del segundo lanzamiento de la moneda.
Pero, ahora considere que estas partes no son artefactos estándar comunes, sino partes «cuánticas». Ahora los flips, ya no de un sistema clásico, sino de un sistema cuántico, presentan la probabilidad de que las piezas se enreden.
Si es así, cada lanzamiento podría tener un 50 % de posibilidades de obtener cara o cruz, pero si lanzas la moneda y sale cara, por ejemplo, podrás predecir instantáneamente con una precisión de más del 50 % el resultado. del rollo de la otra persona.
¿Cómo es posible?
Según el entrelazamiento cuántico, lo que sucede es como si hubiera un hilo invisible que conecta las dos monedas y cuando se realiza la medición de uno de los lanzamientos, instantáneamente la otra persona sabrá algo sobre el resultado del lanzamiento. oportunidad.
Impresión artística de dos fotones entrelazados.La fuente: Real Academia Sueca de Ciencias
En física experimental, lo que pueden hacer los científicos es crear pares de fotones entrelazados que estén separados entre sí por grandes distancias para obtener dos fuentes de medición independientes que te dirán cuál es el estado cuántico de cada partícula. Al comparar estos resultados, los físicos notan que, sorprendentemente, ¡los resultados están correlacionados!
Incluso separando dos fotones entrelazados por distancias de cientos de kilómetros, si la medida de una propiedad física (como el espín, por ejemplo) se hace sobre un fotón, se predecirá el resultado de la medida de esa misma propiedad sobre el otro fotón. con un 75 % de precisión, en lugar del 50 % estándar.
Entonces, si la distancia entre dos partículas entrelazadas es muy grande, digamos 1 millón de años luz, ¿significa esto que la velocidad de transmisión de información entre ellas ha excedido la velocidad de la luz?
No demasiado. La verdad es que hay demasiadas complejidades asociadas con el funcionamiento real del entrelazamiento cuántico en la práctica como para exponerlas de forma precisa y didáctica en unas pocas líneas. Pero, en resumen, uno de sus puntos clave es este: no existe un procedimiento de medición que pueda realizar para forzar un resultado específico mientras mantiene el enredo de partículas. En otras palabras, inevitablemente, las mediciones siempre tendrán un aspecto aleatorio inherente al proceso.
Esto implica que el resultado de cualquier medición cuántica será inevitablemente aleatorio, lo que, a su vez, imposibilita la transmisión de información a velocidades superiores a la de la luz. De esta forma, la causalidad siempre se mantiene y sigue siendo válida para nuestro Universo.