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Correlaciones y estados entrelazados

Publicado en

Diario de Navarra

Pedro Crespo y Josu Etxezarreta |

Investigadores del Departamento de Ingeniería Biomédica y Ciencias de Tecnun

La concesión del Premio Nobel a los físicos Alain Aspect, John Clauser y Anton Zeilinger se debe a su verificación experimental de que la física cuántica no puede ser descrita por la física clásica, si no que va más allá que esta.

Los expertos en física Alain Aspect, John Clauser y Anton Zeilinger han llevado a cabo experimentos innovadores utilizando estados cuánticos entrelazados en los que dos partículas se comportan de manera idéntica incluso cuando están separadas.  Como simplificación podemos imaginar que tenemos dos monedas ‘entrelazadas’. Esto significa que, si tirásemos una de las monedas y nos saliese cara, al lanzar la otra también nos daría cara, aunque la lanzásemos más tarde. Y esto ocurriría independientemente de si las dos monedas estuvieran o no en el mismo cuarto, o de si una estuviera en la Tierra y la otra en Saturno.

Lógicamente, esta “fuerte conexión” no sería posible para objetos clásicos como lo son las monedas, pero sí que lo es para objetos mecánico-cuánticos, como los son los fotones.

La correlación entre dos sistemas indica el grado de relación que existe entre ellos. Y en los estados cuánticos, lo que le sucede a una de las partículas individuales que las componen, determina lo que le sucede a las demás. Por ejemplo, hay una gran correlación entre la altura y el peso de las personas. Las más altas tienden a pesar más que las más bajas, pero hay una correlación despreciable entre la altura de las personas y su gusto por los helados.

Durante mucho tiempo, los científicos se preguntaron si la física clásica podía explicar este tipo de correlación. Así, en la década de 1960, John Stewart Bell desarrolló una desigualdad matemática, la desigualdad de Bell, la cual establece que, si se pudiera explicar esta correlación mediante la física clásica, el valor observado de esta entre las partículas después de realizar un gran número de mediciones nunca podría exceder un cierto valor.

Aspect, Clauser y Zeilinger construyeron un experimento basado en fotones en el que se observó que la desigualdad de Bell fue violada:  se excedió el valor que establece si el sistema se puede explicar con física clásica.

Así demostraron que hay efectos cuánticos que no se podían explicar mediante los métodos tradicionales de la física.

Gracias a que podemos obtener sistemas que están más ‘fuertemente’ relacionados que los clásicos, se han abierto nuevos horizontes en las tecnologías basadas en la mecánica cuántica, tales como las computadoras o redes cuánticas.

Los famosos algoritmos cuánticos que tienen el potencial de revolucionar la computación moderna o los protocolos de criptografía cuántica que prometen ser invulnerables, aunque el hacker posea toda la fuerza de computación del universo, no serían concebibles sin el fenómeno que han demostrado los premios Nobel del 2022 en sus laboratorios.