Diseñan experimento sobre pasado, futuro y entrelazamiento cuántico

Se ha propuesto un llamativo experimento que despejaría de una vez por todas las dudas sobre una fantasmal posibilidad de la mecánica cuántica referente a la relación entre la causa y el efecto.

El entrelazamiento cuántico, un fenómeno desconcertante de la mecánica cuántica al que Albert Einstein se refirió en una ocasión como “acción fantasmal a distancia”, se produce cuando dos o más partículas interactúan de forma que el comportamiento de cada una depende aparentemente del comportamiento de las demás.

La parte “fantasmagórica” es que, tal como parecen indicar experimentos anteriores, esta relación es independiente de la distancia que separa a las partículas; éstas pueden estar en extremos distintos de la misma habitación, o en ciudades separadas por muchos kilómetros de distancia, e incluso, presumiblemente, en galaxias distintas.

Si el comportamiento de una de las partículas cambia, el comportamiento de la otra partícula entrelazada cambia simultáneamente, sin importar lo lejos que estén una de la otra.

En 1964, el físico John Bell se enfrentó a esta aparente disparidad entre física clásica y mecánica cuántica, diciendo que si el universo está basado en la física clásica, la medición de una partícula entrelazada no debería afectar a la medición de la otra, o sea que habría un límite en cómo de correlacionadas pueden estar dos partículas. Bell diseñó una fórmula matemática para esa situación con un límite.

Desde entonces, los físicos han examinado el teorema de Bell midiendo las propiedades de partículas entrelazadas cuánticamente en el laboratorio.

En esencia, todos estos experimentos han mostrado que tales partículas están correlacionadas de una manera más fuerte de lo que se podría esperar bajo las leyes de la física clásica, hallazgos que apoyan a la mecánica cuántica en esa vertiente.

Sin embargo, los científicos han identificado también varias lagunas o ambigüedades en el teorema de Bell.

Éstas sugieren que aunque los resultados de tales experimentos pueden parecer apoyar las predicciones de la mecánica cuántica, podrían en realidad reflejar “variables ocultas” desconocidas que proporcionarían la ilusión de un resultado cuántico, pudiéndose aún explicarse en términos clásicos.

Aunque se han cerrado ya dos lagunas principales, resta una tercera; los físicos se refieren a ella como “independencia de la configuración inicial”, o de forma más provocadora, “libre albedrío”.

Esta laguna propone que los ajustes iniciales de un detector de partículas podrían “conspirar” con los eventos en el pasado causal compartido de los propios detectores para determinar qué propiedades de la partícula medir, un escenario que, aunque muy poco probable, implicaría que un físico realizando un experimento no tendría un libre albedrío completo a la hora de elegir la configuración inicial de cada detector.

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David Kaiser y Andrew Friedman, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, y Jason Gallicchio de la Universidad de Chicago, ambas instituciones en Estados Unidos, han propuesto un experimento para cerrar esta tercera laguna mediante la determinación de la configuración inicial de un detector de partículas usando una de las luces más antiguas del universo: la de los distantes quásares, o núcleos galácticos extremadamente activos y brillantes, que se formaron miles de millones de años atrás.

Si bien la idea de usar luz de fuentes distantes como los quásares no es nueva, la investigación de Kaiser, Friedman y Gallicchio constituye el primer análisis detallado de cómo tal experimento podría ser llevado a la práctica, utilizando tecnología actual.

La idea, en esencia, es que si dos quásares en lados opuestos del cielo están lo bastante lejos el uno del otro, habrán permanecido fuera de todo contacto causal (no pueden haberse influido el uno al otro) desde el Big Bang, hace unos 14.000 millones de años, sin posibilidad de que algo se haya comunicado con ambos desde el inicio del universo, un escenario ideal para determinar la configuración inicial de cada detector de partículas.

Tal y como explica Kaiser, podría realizarse un experimento de la manera siguiente: Se preparara en un laboratorio un generador de partículas, como por ejemplo un átomo radiactivo que lanza parejas de partículas entrelazadas cuánticamente.

Un detector mide una propiedad de la partícula A, mientras que otro detector hace lo mismo para la partícula B.

Una fracción de segundo después de que las partículas sean generadas, pero justo antes de que los detectores sean configurados, los científicos utilizarán observaciones telescópicas de lejanos quásares para determinar qué propiedades medirá cada detector de su respectiva partícula.

En otras palabras, el quásar A determina la configuración inicial para detectar la partícula A, y el quásar B la del detector para la partícula B.

Los investigadores razonan que dado que la configuración inicial de cada detector se halla determinada por fuentes que no han tenido contacto o compartido historia desde el inicio del universo, sería virtualmente imposible para ellos “conspirar” con nada en su pasado compartido para proporcionar una medición sesgada; el sistema experimental podría por tanto cerrar la laguna del “libre albedrío”.

Si, después de múltiples mediciones con este sistema experimental, los científicos encuentran que las mediciones de las partículas están más correlacionadas de lo predicho por las leyes de la física clásica, entonces esto significaría que el universo debe estar basado en la mecánica cuántica, lo cual abriría una nueva era en la física.

Fuente: Noticias de la Ciencia