Obtienen la primera foto del entrelazamiento cuántico

Entre los muchos fenómenos que surgen de la mecánica cuántica, el entrelazamiento cuántico es sin duda uno de los más sorprendentes.

Cuando dos partículas se entrelazan, pierden su identidad individual y se convierten en un mismo sistema físico: cualquier modificación en una partícula tiene repercusiones instantáneas en la otra, independientemente de la distancia que las separa.

El entrelazamiento cuántico ha intrigado a los físicos desde que se formuló en 1935 y ha obligado a reflexionar sobre las limitaciones y posibilidades de la Física clásica.

Einstein no pudo explicar el entrelazamiento cuántico y señaló que la descripción de la mecánica cuántica era incompleta: debía haber variables ocultas que explicaran ese comportamiento “imposible” de las partículas elementales.

Dado que, según la Física clásica, es imposible que dos partículas se comuniquen entre sí sin una conexión física entre ellas, en 1964 el físico irlandés John Bell demostró que, en condiciones adecuadas, las predicciones de la mecánica cuántica tienen fundamento propio.

Es decir, el entrelazamiento cuántico no se explica por supuestas variables ocultas, tal como había sugerido Einstein, sino que es una propiedad extraña y exclusiva de las partículas elementales.

Ahora, por primera vez, investigadores de la Universidad de Glasgow han obtenido la primera imagen fotográfica de un par de fotones entrelazados: permite a cualquiera comprobar el sorprendente comportamiento de la naturaleza a esos niveles de la realidad.

Paul-Antoine Moreau, autor principal del estudio, señala en un comunicado que la imagen es "una demostración elegante de una propiedad fundamental de la naturaleza".

Experimento complejo

Para capturar este fenómeno, Moreau y un grupo de físicos crearon un experimento complejo: un par de fotones entrelazados se emiten desde un láser, se separan y se propagan en diferentes direcciones.

El proceso es capturado con una cámara ultrasensible, capaz de detectar fotones individuales. Las fotos muestran al fotón con su "gemelo" cuántico vinculado: los dos fotones parecen reflejarse entre sí y forman una especie de anillo.

La cámara pudo capturar incluso imágenes de las diferentes secuencias del entrelazamiento cuántico, mostrando que los dos fotones habían cambiado de la misma manera, y a la vez, a pesar de haberse separado durante el experimento.

Nunca hasta ahora se había obtenido una imagen que certifica cómo una partícula que estuvo entrelazada con otra, refleja instantáneamente el cambio que se opera en una de ellas, incluso después de haberse separado.

Acción fantasmal

Este descubrimiento potencia el uso del entrelazamiento cuántico para el desarrollo de tecnologías como la computación y la criptografía cuánticas, así como así como de nuevas técnicas de imagen, señalan los investigadores.

En el plano teórico, la imagen confirma algo que ya se había demostrado no hace mucho tiempo: varios experimentos han descartado recientemente las variables ocultas como explicación del entrelazamiento cuántico.

Un ejemplo. Tal como informamos en otro artículo, el entrelazamiento cuántico ha sido confirmado gracias a los fotones de una luz emitida hace 600 años por una estrella lejana.

Este descubrimiento demuestra que el entrelazamiento cuántico no tiene explicación fuera de la mecánica cuántica, ya que pensar lo contrario supondría que alguien estableció en el espacio exterior un mecanismo de interferencia, mucho antes del experimento realizado en esta investigación.

La imagen obtenida ahora de este misterio confirma visualmente la naturaleza "extraña" de la mecánica cuántica: el entrelazamiento cuántico es una acción fantasmal de las partículas cuánticas que la Física clásica, sencillamente, no puede explicar, aunque ahora puede verlo en directo.

Referencia

Imaging Bell-type nonlocal behavior. Paul-Antoine Moreau et al. Science Advances  12 Jul 2019: Vol. 5, no. 7, eaaw2563. DOI: 10.1126/sciadv.aaw2563