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¿Cómo corroboró el equipo conjunto de los institutos ETH de Zúrich y de Ciencias Fotónicas de Barcelona premisas cuánticas como que dos objetos distantes pueden sincronizarse como si fueran parte de un mismo sistema? ¿Por qué esta es la clave de la computación cuántica?

Científicos suizos y españoles del Instituto ETH de Zurich habrían conseguido corroborar la supuesta “acción fantasma” o distante de las partículas dentro de la escala subatómica. ¿Objetos en diferentes lugares que se comportan como si fueran lo uno y lo mismo?

También conocida como “entrelazamiento”, junto a la “no localidad” y la “superposición”, es una de las tres premisas fenoménicas básicas no solo de la mecánica cuántica, sino de su aplicación tecnológica y computacional, por ejemplo, mediante “circuitos superconductores”, los mejores desarrollar la nueva comunicación a altísima velocidad.

El entrelazamiento supone que objetos como las partículas cuánticas pueden unificarse o complicarse al punto de perder aparentemente su individualidad. Estos pares de partículas llegan a influirse incluso a grandes distancias, sin un espacio común para compartir información y sin que sea posible superar la velocidad de la luz. A eso es lo que se le conoce como no localidad, un supuesto que complica gravemente la relatividad especial de Albert Einstein. Finalmente, la superposición se refiere a que objetos nanométricos como un electrón “se superponen” o están en varios estados a la vez, es decir, existen en una nube de posibilidades, codificadas en una entidad matemática llamada “función de onda”, permaneciendo así hasta que esta se mide u observa, “colapsándola” y reduciendo todas las posibilidades a una.

Einstein siempre consideró inadecuada esta comprensión del universo cuántico, aduciendo que todavía no se habían hallado variables ocultas que explicaran mejor esta acción fantasmal no condicionada ni por el espacio ni por la velocidad de la luz. Un “test de Bell”, nombre en honor del físico norirlandés John Stewart Bell, es un tipo de experimento que pone a prueba la efectividad del entrelazamiento de sistemas cuánticos no locales o separados.

Estas pruebas se han llevado a cabo durante medio siglo y recurriendo a distintas opciones, por ejemplo, espines en centros de nitrógeno-vacante, fotones ópticos o átomos neutros. Sin embargo, los resultados del resiente experimento hispano suizo, publicados en la revista Nature, son los de un tipo de test de Bell que carece de las lagunas de sus antecesores. Una hazaña experimental y tecnológica bajo el cuidado del profesor Andreas Wallraff, en colaboración con el profesor Morgan Mitchell del Instituto de Ciencias Fotónicas de Barcelona:

Nuestro trabajo demuestra que la no localidad es un nuevo recurso viable en la tecnología de la información cuántica realizada con circuitos superconductores con aplicaciones potenciales en la comunicación cuántica, la informática cuántica y la física fundamental.

Utilizando generadores de números aleatorios desarrollados por la empresa Quside Technologies, el equipo del Instituto ETH de Zurich trabajó con estos circuitos superconductores conocidos como “qubits”, contracción de los términos en inglés “quantum” y “bit”, bit cuántico. Los bits son la unidad de información de la computación clásica. Codifican datos en binario y pueden tomar los valores 0 o 1. Pero la base de los ordenadores cuánticos de la actualidad serían qubits, unidades análogas a los bits, pero que aprovechan la superposición y pueden tomar simultáneamente ambos valores binarios, facilitando procesos de información ultrarrápidos.

El experimento consistió en entrelazar dos qubits separados por treinta metros de distancia y a temperaturas cercanas al cero absoluto. Se midió el estado de cada uno de manera simultánea, lo que permitió comprobar que en general ambos coincidían, posiblemente como una sola respuesta coordinada o sincronizada, consistente con una supuesta “conexión fantasmal”, es decir, no mediada por la proximidad o la velocidad, sino más bien “holística”.  

El equipo hispano suizo no eligió las mediciones llevadas a cabo sobre los qubits, sino que dependieron del azar. Estas se capturaron de manera tan rápida que ni siquiera alguna señal a la velocidad de la luz podría haber alcanzado al otro qubit a tiempo.

Este experimento nos empujó a desarrollar tecnologías que ahora aplicamos en el campo de la seguridad en las comunicaciones y la computación de alto procesamiento y rendimiento, que también necesitan de números aleatorios muy rápidos y de alta calidad.

Esta aseveración de Mitchel es una conclusión práctica de lo que han logrado corroborar en conjunto sobre la mecánica cuántica y las correlaciones no locales. Los circuitos superconductores pueden entrelazarse como si el espacio fuera apenas una ilusión.

 

Imagen: encuentro en el universo cuántico, Quantum Zeitgeist.