Entrelazamiento cuántico. 7

colisión

En la primera mitad del siglo XX, Max Planck (1858-1947) sentó las bases que Einstein utilizaría para definir exitosamente el efecto fotoeléctrico e inaugurar la mecánica cuántica. En los años posteriores, muchos físicos importantes dieron forma a esta nueva física. Pero a Einstein, a pesar de ser su padre, de haber conseguido el Nobel por ese trabajo y no por la su famosa ecuación E = mc2, y del potencial que desprendía la nueva teoría, no terminaba de gustarle.

Entrelazamiento cuántico

Einstein y Bohr

Ese escepticismo fue el origen de su enfrentamiento científico con Niels Bohr (1885-1962), uno de los más acérrimos defensores de la Cuántica. Este enfrentamiento, posiblemente el más productivo de la historia de la física, hizo que Einstein, de carácter más bromista, inventara supuestos teóricos para demostrar los problemas de la Física Cuántica y que Bohr se frustrara hasta conseguir rebatirlos.

En 1925, Erwin Schrödinger (1887-1961) formula una ecuación para describir la evolución temporal de una partícula subatómica cuyas soluciones dan las Funciones de onda. Estas Funciones de onda describen todos los estados que puede tener la partícula a la vez hasta que se colapsa. Por ejemplo, el Gato de Schrödinger, tiene dos funciones de onda, vida y muerte, mientras la caja está cerrada, y colapsa en una de ellas cuando se abre.

En 1935, siguiendo con sus investigaciones, observa que si en vez de una partícula aislamos dos, cuando una colapsa, inmediatamente la otra colapsa en la Función opuesta. Si una lo hace con espín positivo, la otra con negativo. Por lo tanto si metemos dos gatos en la caja, uno saldrá vivo y el otro muerto. Schrödinger concluye que las dos partículas están unidas por un entrelazamiento cuántico.

Einstein y sus alumnos Borís Podolski (1896-1966) y Nathan Rosen (1909-1995) acogen gustosos esta nueva propuesta y publican un trabajo que posteriormente se llamaría la paradoja EPR. Era un supuesto teórico en el que antes de colapsar las partículas de Schrödinger se separaban infinitamente una de otra. Según el entrelazamiento cuántico, cuando una colapse, a pesar de la distancia, la otra también colapsará. Por lo tanto, existe una comunicación instantánea entre ellas a pesar de la distancia y eso, según la Teoría de la Relatividad es imposible ya que nada puede viajar a más velocidad que la luz.

Según esta paradoja, el entrelazamiento cuántico hace que si meto dos gatos en una caja, la parto, y me llevo un gato a Alpha Centauri, cuando abro una caja, uno de los dos gatos sufre un infarto fulminante sin mediar comunicación entre los dos. Es cierto que dicen que los gemelos idénticos a veces sienten cosas que están experimentando el otro. Pero parece muy drástica la intuición de las partículas.

Era un fallo estrepitoso en la teoría de la Física Cuántica que daba la razón a Einstein y que Bohr no pudo refutar. Einstein lo llamó con el teatrero nombre de «acción fantasmal a distancia» y murió tranquilo pensando que había ganado el duelo.

Entrelazamiento cuántico

Pero en los años 60, John S. Bell (1928-1990), después de un minucioso estudio de la física estadística rescató el entrelazamiento cuántico como consecuencia de la no separabilidad estadística de dos partículas microscópicas. Marcando una fuerte frontera entre el mundo microscópico y el macroscópico con la decoherencia cuántica (cuando las partículas pasan al estados clásicos), que consigue mantener las objeciones de Einstein a raya.

Por lo tanto el entrelazamiento cuántico se debe a la no separabilidad del sistema de partículas debido a la representación estadística y a la permanencia dentro de los límites cuánticos para no violar ninguna de las leyes físicas clásicas ni relativistas.

La comunidad científica se puso muy contenta, íbamos a poder transmitir información instantáneamente a miles de kilómetros. Pero en realidad no es posible. Pues al permanecer en el mundo cuántico, no somos capaces de inducir el estado en el que colapsarán las partículas. Por lo que no podemos controlar la información transmitida.

Pero como los físicos son muy cabezotas, en esas andan. El entrelazamiento cuántico es la base de proyectos como la computación cuántica, el encriptamiento cuántico o la teletransportación. Aunque para eso hay que ser capaces de romper la barrera de la decoherencia y traerlo al mundo clásico. El record, a día de hoy, lo ostentan un grupo de científicos chinos que consiguieron entrelazar fotones a una distancia de 1200 Km en 2017. Y en 2018, un grupo de investigación de la Universidad de Aalto en Finlandia, publico los entrelazamientos de varios objetos oscilantes de hasta 15 micras, lo que es un gran salto hacia lo macroscópico.

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