El entrelazamiento cu\u00e1ntico y el Nobel de f\u00edsica de 2022 (1)<\/p>\n
En el mundo a escalas min\u00fasculas de energ\u00edas de interacci\u00f3n (at\u00f3micas), similares a las energ\u00edas propias de los sistemas, estos se suelen caracterizar por sus estados, lo que es equivalente a decir que tienen unos ciertos valores de unas ciertas variables como energ\u00eda, posici\u00f3n y velocidad (o cantidad de movimiento), cada una con sus incertidumbres correspondientes. En las escalas digamos, humanas, tambi\u00e9n se puede hablar de los estados de un sistema, de un cuerpo. <\/span><\/p>\n Pero en el mundo de escala humana, donde las energ\u00edas de interacci\u00f3n son muy peque\u00f1as con respecto a las energ\u00edas propias de los sistemas, el concepto de \u201cestado\u201d no suele utilizarse tanto. Es sobre todo en los sistemas at\u00f3micos, con energ\u00edas discretas y saltos entre ellas mismas, donde m\u00e1s se utiliza el concepto de estado y pasos de un estado a otro. En los sistemas de peque\u00f1as energ\u00edas de interacci\u00f3n, el concepto de estado de energ\u00eda es de hecho superfluo. Los sistemas (los cuerpos) cambian de energ\u00eda al pasar de un estado a otro similar. <\/span><\/p>\n El Nobel de f\u00edsica de 2022 se ha concedido a tres investigadores en f\u00edsica experimental, Alain Aspect, John Clauser y Anton Zeillinger, por sus trabajos con estados cu\u00e1nticos entrelazados, usualmente con estados de polarizaci\u00f3n de pares de fotones, es decir, de grupos de ondas electromagn\u00e9ticas o luz. <\/span><\/p>\n Estos trabajos derivan de una propuesta que realiz\u00f3 Boris Podolsky, entonces colaborador de Einstein en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton. Einstein realmente no quer\u00eda publicar ese trabajo, pero Podolsky lo incluy\u00f3 entre los autores, y Einstein no rechaz\u00f3 la inclusi\u00f3n cuando el articulo estaba ya publicado. El trabajo se conoce como la paradoja EPR. En \u00e9l se demuestra que la Mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, o no es completa, o no describe correctamente la realidad. La base de la argumentaci\u00f3n es que en un sistema consistente de dos subsistemas entrelazados, la medida del estado de uno de ellos, seg\u00fan la Mec\u00e1nica Cu\u00e1ntica, debe determinar instant\u00e1neamente el estado del otro subsistema, aunque haya finalizado la interacci\u00f3n y ambos subsistemas se encuentren a gran distancia uno del otro. Puesto que Podolsky pensaba que esto no pod\u00eda ocurrir, la consecuencia era que la Mec\u00e1nica Cu\u00e1ntica no era completa y precisaba de otras variables desconocidas (\u201cocultas\u201d). <\/span><\/p>\n De hecho, seg\u00fan la Teor\u00eda de la Relatividad del mismo Einstein, es imposible que la informaci\u00f3n se propague de unos sistemas a otros de manera instant\u00e1nea. <\/span><\/p>\n En 1964, John Bell enunci\u00f3 y demostr\u00f3 un teorema que se\u00f1ala la diferencia entre el c\u00e1lculo de correlaciones entre dos subsistemas entrelazados si ese c\u00e1lculo se realiza a la manera cu\u00e1ntica y si se hace de la forma cl\u00e1sica con variables desconocidas. Desde entonces varios laboratorios de f\u00edsica han venido investigando de manera experimental esas correlaciones, y han se\u00f1alado que el resultado cu\u00e1ntico es correcto, lo cual era de esperar, ya que el razonamiento de Bell sobre el c\u00e1lculo \u00abcl\u00e1sico\u00bb merece un an\u00e1lisis muy detallado. <\/p>\n Aqu\u00ed hay dos cosas que es preciso analizar. Una es un problema generalizado de la Mec\u00e1nica Cu\u00e1ntica, y es el lenguaje que utiliza. El segundo es un an\u00e1lisis a fondo de c\u00f3mo se realizan los experimentos. <\/span><\/p>\n El primer problema es el mismo que el del \u201cGato de Schroedinger\u201d. En una interpretaci\u00f3n ingenua de la Mec\u00e1nica Cu\u00e1ntica, el gato dentro de la caja est\u00e1 realmente vivo y<\/strong> muerto, en una superposici\u00f3n de estados, y podemos cambiarlo de un estado a otro al medir el sistema, es decir, al levantar la tapa de la caja. De hecho el gato esta en uno de los dos estados y lo \u00fanico que hacemos nosotros al abrir la caja es obtener informaci\u00f3n sobre el estado final del gato. <\/span><\/p>\n Si en vez un gato nos referimos a un electr\u00f3n, en la Mec\u00e1nica Cu\u00e1ntica se asume que antes de una medida est\u00e1 en una superposici\u00f3n de todas las energ\u00edas posibles, y solo adquiere una concreta de ellas cuando realizamos la medida sobre el mismo. <\/span><\/p>\n De hecho, un estado (de energ\u00eda, por ejemplo) es un vector de un espacio vectorial, y puede representarse como suma de coordenadas con las amplitudes correspondientes. Pero un estado de posici\u00f3n de un avi\u00f3n, por ejemplo, es una suma de las tres coordenadas espaciales, que se escriben usualmente como (x,y,z). Es claro que esa posici\u00f3n, si no sabemos d\u00f3nde est\u00e1 el avi\u00f3n, es una mezcla de todos los valores posibles de las coordenadas, y solo adoptar\u00e1 un valor concreto cuando hagamos una medida. <\/span><\/p>\n La posible diferencia en la Mec\u00e1nica Cu\u00e1ntica entre una mezcla y una superposici\u00f3n (entrelazamiento) de estados deriva, casi exclusivamente, del experimento de la interferencia de un electron al pasar por dos rendijas de una pantalla e incidir sobre otra pantalla. La interpretaci\u00f3n habitual es que al salir el electr\u00f3n de la primera pantalla se encuentra en dos estados superpuestos o entrelazados, y estos estados interfieren uno con el otro. Salvo por Alfred Land\u00e9, nunca se ha analizado el paso por las rendijas mediante la interacci\u00f3n del electr\u00f3n con la red cristalina o met\u00e1lica donde se han hecho las mismas, por lo que la denominaci\u00f3n de estados superpuestos puede, al menos, debatirse. <\/span><\/p>\n Pero lo mas importante de los experimentos de los premiados con el Nobel de 2022 est\u00e1 en c\u00f3mo se realizan esos experimentos, algo que no se suele comunicar a los lectores, a los que se les dice, normalmente, que los mismos demuestran la teleportaci\u00f3n, haciendo un llamamiento t\u00edpico del siglo XXI a la magia de la ciencia. <\/span><\/p>\n Seguir\u00e9 el pr\u00f3ximo d\u00eda.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" El entrelazamiento cu\u00e1ntico y el Nobel de f\u00edsica de 2022 (1) En el mundo a escalas min\u00fasculas de energ\u00edas de interacci\u00f3n (at\u00f3micas), similares a las energ\u00edas propias de los sistemas, estos se suelen caracterizar por sus estados, lo que es equivalente a decir que tienen unos ciertos valores de unas ciertas variables como energ\u00eda, posici\u00f3n y velocidad (o cantidad de movimiento), cada una con sus incertidumbres correspondientes. 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