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Un experimento detecta la acción fantasmagórica que Einstein rechazaba
Publicado por: Agencia SINC
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La teor√≠a cu√°ntica predice que la observaci√≥n de un objeto puede afectar justo en ese momento a otro, aunque est√© en la otra punta del universo, un fen√≥meno en el que Einstein no cre√≠a. Pero se acaba de conseguir que dos electrones, separados 1,3 kil√≥metros en el campus de la Universidad T√©cnica de Delft (Holanda), se comuniquen de forma ‚Äėinvisible‚Äô e instant√°nea. El avance, en el que ha participado el Instituto de Ciencias Fot√≥nicas de Barcelona, se puede aplicar en criptograf√≠a cu√°ntica, pero tambi√©n confirma lo extra√Īo que es nuestro universo.

En 1935 Albert Einstein ya planteaba que los objetos de la naturaleza solo est√°n influenciados por su entorno m√°s pr√≥ximo, o bien por ‚Äėvariables ocultas‚Äô que los pudieran relacionar si est√°n m√°s lejos. Con lo que no estaba de acuerdo es con una predicci√≥n de la teor√≠a cu√°ntica, a la que llam√≥ ‚Äėacci√≥n fantasmag√≥rica‚Äô (spooky action), relativa a que dos objetos muy distanciados se puedan comunicar de forma instant√°nea. En principio, no se puede transmitir informaci√≥n a velocidades superiores a la de luz.

Desde entonces los científicos no han dejado de debatir e idear experimentos para aclarar este misterio. En 1964 el científico John Bell propuso un teorema y una metodología para demostrar que el planteamiento cuántico está en lo cierto y que las variables ocultas de Einstein no existen. Esta vía se ha intentado una y otra vez, pero siempre quedaba alguna laguna o vacío (loophole, en inglés) que podía invalidarla desde el punto de vista científico.

Ahora, por fin, un equipo de cient√≠ficos dirigido por el profesor Ronald Hanson de la Universidad T√©cnica de Delft (Holanda), parece que ha conseguido la prueba definitiva: un test de Bell sin ninguna laguna. As√≠ se ha logrado que dos electrones separados m√°s de un kil√≥metro en el campus de su universidad mantengan una conexi√≥n ‚Äėinvisible‚Äô e instant√°nea, es decir, se demuestra que la acci√≥n fantasmag√≥rica es real.

Los complejos detalles del estudio se publican esta semana en la revista Nature, pero en esencia, el experimento ha consistido en ‚Äėentrelazar‚Äô a dos electrones atrapados en dos diamantes, que estaban en laboratorios alejados a 1.280 m de distancia, y despu√©s registrar la orientaci√≥n de su spin o giro. El entrelazamiento es una misteriosa propiedad cu√°ntica para ‚Äėponer de acuerdo‚Äô a las part√≠culas.

Cuando se observaron los electrones en el experimento, estas partículas se orientaban de forma aleatoria pero, sin embargo, ambas parecían entenderse muy bien. De hecho, tan bien, que es imposible que hayan tenido orientaciones preestablecidas, como sugería Einstein que podría pasar.

Este comportamiento de ‚Äėentendimiento‚Äô solo es posible si los electrones se comunican entre s√≠, algo muy sorprendente si estaban a casi 1,3 km de distancia. Adem√°s, las mediciones se hicieron de forma tan r√°pida que no hubo ni tiempo para que los electrones pudiesen transmitir informaci√≥n entre ellos, ni siquiera con una se√Īal viajando a la velocidad de la luz.

Esto pone en duda el denominado ‚Äėrealismo local‚Äô de Einstein, el que postula que el universo obedece a leyes, no al azar, y que dos objetos suficientemente alejados no pueden interactuar entre s√≠, solo individualmente por su entorno inmediato. Pero las orientaciones de los electrones estudiados son reales, as√≠ que estas part√≠culas se han comunicado de alguna manera, y lo han hecho m√°s r√°pido que la luz.

Y para excluir la posibilidad de que existan las variables ocultas de Einstein, los científicos han tenido que resolver o cerrar a la vez dos loopholes, algo que no se había logrado hasta ahora. Uno es el de detección, para tener una muestra estadísticamente significativa de correlaciones entre las partículas. Era imprescindible un ratio superior al 75% y se ha conseguido el 80%, con 245 ensayos exitosos.

El otro es el vacío o loophole de localidad, para descartar que las partículas y los detectores estén tan cerca que puedan comunicarse (por eso se separaron más de un kilímetro) y garantizar que existe aleatoriedad en los datos.

Tecnolog√≠a espa√Īola en el experimento

Para resolver este aspecto, el equipo de cient√≠ficos de Delft busc√≥ ayuda en los investigadores del Instituto de Ciencias Fot√≥nicas (ICFO) de Barcelona, quienes tienen el r√©cord en haber desarrollado un equipo que genera los n√ļmeros aleatorios cu√°nticos m√°s r√°pidos hasta la fecha.

Generador de n√ļmeros cu√°nticos aleatorios m√°s r√°pido del mundo e ilustraci√≥n del fen√≥meno de entrelazado entre electrones. / ICFO

Generador de n√ļmeros cu√°nticos aleatorios m√°s r√°pido del mundo e ilustraci√≥n del fen√≥meno de entrelazado entre electrones. / ICFO

El ICFO dise√Ī√≥ un par de ‚Äėdados cu√°nticos‚Äô, que produjeron un bit aleatorio extremadamente puro para cada medici√≥n realizada en el experimento. Los bits se produjeron en unos 100 nanosegundos, el tiempo que tarda la luz en viajar √ļnicamente 30 metros, y por tanto un tiempo insuficiente para que los electrones puedan comunicarse entre s√≠.

‚ÄúLos dos laboratorios se separaron una distancia de 1,3 km, de tal manera que la informaci√≥n (que puede viajar como mucho a la velocidad de la luz) tardar√≠a unos 400 microsegundos en llegar al otro laboratorio. En este tiempo deben realizarse todas las medidas, si no, el loophole de localidad no se cierra‚ÄĚ, explica a Sinc Carlos Abell√°n, investigador en el Instituto de Ciencias Fot√≥nicas (ICFO) y coautor del estudio.

“Y Delft nos pidi√≥ ir m√°s all√° de la frontera de dispositivos de √ļltima tecnolog√≠a en generaci√≥n de n√ļmeros aleatorios. Nunca antes un experimento ha requerido de n√ļmeros aleatorios tan buenos y en tan poco tiempo”, destaca el cient√≠fico.

A nivel pr√°ctico, Abell√°n se√Īala que el sector m√°s beneficiado por el estudio es el de la criptograf√≠a cu√°ntica: ‚ÄúEn los √ļltimos a√Īos se est√° avanzando para que la seguridad se pueda garantizar de manera totalmente independiente al equipamiento que se use. En otras palabras, si el esp√≠a que quisiera robar nuestra informaci√≥n fuera el fabricante de nuestro ordenador, no hay nada que este pudiera hacer para hackearnos‚ÄĚ.

Por su parte, otro de los autores, el profesor Morgan Mitchell del ICFO, a√Īade: “Trabajar en este experimento nos empuj√≥ a desarrollar tecnolog√≠as que ahora definitivamente podemos aplicar para mejorar la seguridad en las comunicaciones y la inform√°tica de alto rendimiento, u otras √°reas que requieran de n√ļmeros aleatorios de alta calidad y a una velocidad muy alta”.

En cualquier caso, el experimento de Delft ha refutado de forma casi perfecta la visi√≥n del mundo de Einstein sobre que ‘nada’ viaja m√°s r√°pido que la luz, e incluso su famosa frase: “Dios no juega a los dados”. Al menos uno de estos supuestos debe estar equivocado, y el universo parece que es mucho m√°s extra√Īo de lo que podemos percibir. De hecho, las leyes que lo gobiernan podr√≠an regirse por el azar, por el lanzamiento de dados.

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