Cómo el Premio Nobel John Clauser comprobó la realidad del entrelazamiento cuántico
Ciencia
Por: Luis Alberto Hara - 12/13/2024
Por: Luis Alberto Hara - 12/13/2024
El entrelazamiento cuántico, una de las características más desconcertantes de la física cuántica, fue descrito por Albert Einstein como "acción fantasmal a distancia". Esta propiedad implica que dos partículas, separadas por grandes distancias, pueden permanecer conectadas de manera que el estado de una influye instantáneamente en el estado de la otra, sin importar la distancia entre ellas. Aunque Einstein y otros físicos como Erwin Schrödinger y Niels Bohr debatieron intensamente este fenómeno en los años 30, no fue hasta décadas después que se obtuvo una prueba experimental definitiva, gracias al trabajo pionero de John Clauser.
Por su trabajo innovador, Clauser fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 2022, compartido con Alain Aspect y Anton Zeilinger, quienes también contribuyeron significativamente a la exploración del entrelazamiento cuántico. Su investigación no solo ha confirmado la mecánica cuántica, sino que también ha establecido las bases para un futuro en el que las tecnologías cuánticas transformarán la forma en que interactuamos con el mundo.
En la década de 1960, Clauser, entonces un joven investigador, transformó las ideas teóricas de John Bell sobre las desigualdades matemáticas del entrelazamiento en un experimento real. Bell había demostrado que, si el universo funcionara bajo las premisas del "realismo local" —la idea de que los objetos tienen propiedades definidas y no pueden influirse entre sí más rápido que la velocidad de la luz—, ciertas correlaciones entre partículas deberían tener un límite específico. Este límite, conocido como la desigualdad de Bell, podía ser puesto a prueba experimentalmente.
En 1972, Clauser, junto con Stuart Freedman, llevó a cabo el primer experimento que probó estas ideas. Mediante el uso de fotones separados por aproximadamente tres metros, Clauser demostró que las correlaciones entre las partículas violaban la desigualdad de Bell, confirmando así que el entrelazamiento cuántico es real y que las predicciones del realismo local no se sostienen. Este resultado proporcionó una verificación experimental clave para la mecánica cuántica.
A pesar de la relevancia de su trabajo, Clauser enfrentó una fuerte oposición dentro de la comunidad científica. Muchos físicos, incluido el célebre Richard Feynman, consideraban innecesario cuestionar los fundamentos de la mecánica cuántica, pues asumían que ya estaba probada. Sin embargo, Clauser perseveró, motivado por su deseo de comprender la extraña naturaleza del entrelazamiento.
El experimento de Clauser y Freedman utilizó lo que ahora se conoce como la desigualdad CHSH (por Clauser–Horne–Shimony–Holt), una generalización del trabajo de Bell que refinaba las predicciones para los sistemas cuánticos. Clauser continuó explorando las bases de la mecánica cuántica en experimentos posteriores, cada uno de los cuales reforzó la conclusión de que el entrelazamiento cuántico es una característica fundamental de la naturaleza, no un error o una ilusión.
Estas pruebas experimentales han sido replicadas y ampliadas por múltiples investigadores a lo largo de los años, utilizando no solo fotones, sino también átomos, iones y sistemas más complejos. Estas confirmaciones culminaron en experimentos realizados en 2015 que refutaron cualquier posible "laguna" en los resultados iniciales, estableciendo de manera definitiva la realidad del entrelazamiento.
El trabajo de Clauser no solo resolvió un debate científico que había durado décadas, sino que también abrió la puerta a aplicaciones prácticas revolucionarias. Hoy en día, tecnologías como la criptografía cuántica y las comunicaciones basadas en satélites, como el satélite chino Micius, se basan en el entrelazamiento cuántico para garantizar una seguridad sin precedentes.
Además, los resultados de Clauser tienen profundas implicaciones filosóficas. Desafían nuestra comprensión intuitiva de cómo funciona el universo, mostrando que las partículas pueden influirse mutuamente instantáneamente, en un nivel más allá del espacio y el tiempo.
