La Física no es una ciencia sencilla. De hecho, en muchas ocasiones, es incluso desconcertante. Uno de estos extraños aspectos que traen de cabeza a los investigadores es precisamente el entrelazamiento cuántico. Pero gracias al trabajo de los tres investigadores laureados en esta edición del Nobel de Física 2022, sabemos más sobre este aspecto de la mecánica cuántica, según el cual dos o más partículas en un estado entrelazado estarían unidas de modo que lo que le sucede a una partícula determina lo que le ocurre a la otra, incluso si están muy separadas.
Tras el descubrimiento de esta correlación los investigadores se afanaron en saber si estas partículas tenían algún tipo de variable oculta y desconocida que indicaba el resultado que debía resultar de un experimento. Para salir de dudas, en la década de 1960, John Stewart Bell desarrolló la desigualdad matemática que lleva su mismo nombre. Según esta desigualdad, si existen variables ocultas, la correlación entre los resultados de un gran número de mediciones nunca excederá un valor concreto. «Sin embargo, la mecánica cuántica predice que si cierto tipo de experimento violase la desigualdad de Bell, daría como resultado una correlación más fuerte de lo que sería posible de otro modo» apuntan desde la Academia Sueca de Ciencias.
Tres físicos brillantes
Sin embargo la pregunta es, ¿qué ha aportado cada uno de los investigadores al desarrollo de la tecnología cuántica? En primer lugar John Clauser desarrolló un experimento práctico basado en las ideas de John Bell. Al recopilar los resultados observaron que respaldaba la mecánica cuántica al violar claramente laa desigualdad de Bell. O lo que es lo mismo, que la mecánica cuántica no podía ser reemplazada por una teoría que utilizase variables ocultas. Tras el experimento de Clauser, Alain Aspect desarrolló un experimento gracias al cual pudo cambiar la configuración de medición después de que un par entrelazado había dejado su fuente, de modo que la configuración que existía cuando se emitieron no podía afectar el resultado final. Y finalmente, usando herramientas refinadas y una larga serie de experimentos, Anton Zeilinger usó distintos estados cuánticos entrelazados para finalmente demostrar un fenómeno llamado teletransportación cuántica, que hace posible mover un estado cuántico de una partícula a otra a distancia.
Como ha explicado Anders Irbäck, presidente del Comité Nobel de Física, «cada vez está más claro que está surgiendo un nuevo tipo de tecnología cuántica. Podemos ver que el trabajo de los laureados con estados entrelazados es de gran importancia, incluso más allá de las cuestiones fundamentales sobre la interpretación de la mecánica cuántica”.
Evolución cuántica
Como apunta al Science Media Centre (SMC) Maia G. Vergniory, investigadora del Max Planck for Chemical Physics of Solids en Dresde (Alemania) y del Donostia International Physics Center en Donostia-San Sebastián, «el entrelazamiento cuántico significa que múltiples partículas están unidas entre sí de tal manera que la medida del estado cuántico de una partícula determina los posibles estados cuánticos de las otras partículas. Esta conexión no depende de la ubicación de las partículas en el espacio; es independiente de la distancia que exista entre ellas. Incluso si la distancia que separa las partículas entrelazadas es de miles de millones de millas, el cambio en una partícula de las partículas inducirá un cambio en la otra».
En palabras de Carlos Sabín al mismo SMC, físico teórico, investigador «Ramón y Cajal» en el departamento de Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid, «durante décadas, el entrelazamiento cuántico fue solo una curiosidad teórica y la propia mecánica cuántica era solo una buena teoría, que tal vez no fuera una descripción completa de la naturaleza. Los experimentos dirigidos por los premiados mostraron, entre otras cosas, que la teoría cuántica es la única descripción razonable para los resultados que se observan en la escala de unas pocas partículas, descartando otras alternativas, y que el entrelazamiento cuántico es una realidad experimental indiscutible. Esto les permitió abrir las puertas de los experimentos al desarrollo del campo de la información cuántica que, con el tiempo, ha dado lugar a las modernas tecnologías cuánticas, como los ordenadores cuánticos, que en los últimos años han experimentado un gran desarrollo, pasando de las ideas a los hechos”.
En definitiva, las contribuciones de los tres premiados con el Nobel de Física 2022, Clauser, Aspect y Zeilinger, han sido esenciales para entender mejor cómo se transfiere la información cuántica así como por las numerosas aplicaciones en las nuevas tecnologías cuánticas, las cuales, sin lugar a dudas, cambiarán el futuro de la humanidad.
