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Entrelanzamiento cuántico, ¿podemos entender la investigación que ganó el Nobel de Física de este 2022?

El entrelazamiento cuántico es un fenómeno que se conoce desde 1935, pero los experimentos que se realizaron décadas después lo validaron.

Miembros del Comité Nobel de Física, anuncian los ganadores del Premio Nobel de Física 2022 durante una conferencia de prensa en la Real Academia Sueca de Ciencias en Estocolmo, Suecia. Foto: EFE/EPA/Jonas Ekstromer

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Tres pioneros en el entrelazamiento cuántico se llevaron el premio Nobel de Física del 2022. Se trata de los científicos Alain Aspect de Francia, John F. Clauser de Estados Unidos, y Anton Zeilinger de Austria, que fueron galardonados por sus descubrimientos sobre “poder de la mecánica cuántica”, según el Instituto Karolinska en Estocolmo.

Los investigadores desarrollaron experimentos en partículas cuánticas, demostrando que dos partículas cuánticas están perfectamente correlacionadas, independiente de la distancia entre ellas. A través de una partícula se puede transferir información a otra, incluso si está muy alejada. De acuerdo al jurado, los científicos lograron inaugurar “una nueva era de la tecnología cuántica”.

“Ser capaz de manipular y gestionar estados cuánticos y todas sus capas de propiedades nos da acceso a herramientas con un potencial inesperado”, explicó el jurado.

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¿En qué consiste el experimento de entrelanzamiento cuántico?

“El entrelazamiento cuántico es un fenómeno que ocurre entre partículas subatómicas cuando entre estas existe algún tipo de conexión que permite que una de ellas pueda influenciar en el estado de la otra de forma instantánea, sin importar la distancia que las separe”, explica Víctor Hugo Guarochico, profesor ocasional de física en la FCNM de la ESPOL y director del Centro de Investigación y Desarrollo en Nanotecnología de la misma universidad.

Inicialmente, los investigadores recogieron la teoría de John Stewart Bell sobre la desigualdad matemática, la cual estipula que si existen variables ocultas, la correlación entre los resultados de un gran número de mediciones nunca excederá un valor concreto. Sin embargo, un experimento de John Clauser demostró que la mecánica cuántica no podía ser reemplazada por una teoría que utilizase variables ocultas.

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Otro experimento de Alain Aspect pudo cambiar la configuración de medición luego de que un par entrelazado haya dejado su fuente, evitando que la configuración que existía cuando se emitieron afecte el resultado final. Anton Zeilinger después probó con distintos estados cuánticos para demostrar la teletransportación cuántica.

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Ilustración de las partículas cuánticas y el entrelazamiento cuántico. Foto: Premios Nobel

“Consideremos una partícula que está en una superposición de dos estados físicos, digamos que es azul o roja a la vez y que solamente al realizar un experimento para observarla será de un color o del otro. Ahora imaginemos una segunda partícula entrelazada con la primera, de tal manera que si la una es azul la otra es roja. Pues bien, si separamos estas dos partículas, seguirán entrelazadas, de tal manera que si observamos una partícula y vemos que es de color azul, instantáneamente la segunda partícula sabrá que “debe” ser roja”, indica Guarochico.

“La mecánica cuántica es la parte de la física que se encarga de describir las características y comportamiento de la naturaleza a escala muy pequeña donde objetos como moléculas, átomos y partículas subatómicas se comportan de diferente manera que los objetos que vemos en nuestra vida cotidiana”, afirma el PhD en Nanociencia.

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Sus aplicaciones prácticas

“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”, dijo Anders Irbäck, presidente del Comité Nobel de Física.

Según Guarochico, las principales aplicaciones prácticas de los experimentos de los ganadores serían en “la computación y la criptografía cuánticas”. Se espera tener ordenadores con velocidad de cálculo mucho mayores que los actuales y permitiría el desarrollo de sistemas informáticos mucho más seguros, señala el profesor.

“Los efectos inefables de la mecánica cuántica están comenzando a encontrar aplicaciones. Ahora existe un gran campo de investigación que incluye computadoras cuánticas, redes cuánticas y comunicación cifrada cuántica segura”, dijo el jurado. (I)

La computación cuántica es una de las aplicaciones prácticas del descubrimiento. Foto: iStock


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Redacción
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