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CIENCIA. ¿Qué es el entrelazamiento cuántico?


En física cuántica, el entrelazamiento de partículas describe una relación entre sus propiedades fundamentales que no puede haber sucedido por casualidad. Esto podría referirse a estados como su momento, posición o polarización.
Saber algo sobre una de estas características para una partícula condiciona algo sobre la misma característica en la otra partícula.
Pensemos en un par de guantes. Si encontró un guante derecho solo en su cajón, puede estar seguro de que el guante que falta sería el de la mano izquierda. Los dos guantes podrían describirse como entrelazados, ya que saber algo sobre uno le dirá algo importante sobre el otro que no es una característica aleatoria.
En la moda, este concepto no es tan extraño. Pero el concepto plantea un problema para la mecánica cuántica.

¿El entrelazamiento cuántico funciona en una 'realidad' objetiva?

Los físicos Niels Bohr y Werner Heisenberg argumentaron que el estado de un objeto solo existía realmente una vez que se asociaba con una medición, lo que significaba que alguien necesitaba observarlo experimentalmente. Hasta entonces, su naturaleza era simplemente una posibilidad, una función de probabilidad.
Para otros físicos, como el famoso Albert Einstein y Erwin Schrödinger, esto era tan absurdo como decir que un gato dentro de una caja no está vivo ni muerto hasta que uno mira. O que la Luna no existe si no se la mira.
Finalmente, dos físicos, Boris Podolsky y Nathan Rosen, colaboraron con Einstein para realizar un experimento mental, en el que dos objetos interactúan de alguna manera.
Al medir uno de ellos, podríamos ser capaces de resolver algunos de los detalles de sus socios sin necesidad de medirlo directamente, gracias a su historial 'entrelazado'.
Para Niels Bohr, si hacemos girar una moneda, mientras gira no existen ni la cara ni la cruz. Una de éstas se manifiesta en el momento en que detenemos la moneda. En el caso del entrelazamiento usando dos monedas, al detenerlas una será cara y la otra será cruz, porque el resultado estaba "predestinado" por una acción espacio-temporal, como afirmaba Eisntein.

Acción fantasmal a distancia

En respuesta a este dilema (ahora llamado la paradoja EPR o Einstein-Podolsky-Rosen) Bohr sugirió que el estado de ambos objetos simplemente se volvió 'real' al mismo tiempo, como si intercambiaran instantáneamente detalles sobre esta intrusión experimental a distancia.
Einstein rechazó esta idea como una "acción fantasmal", alegando en múltiples ocasiones que "Dios no juega a los dados".
Décadas más tarde, las ideas de Bohr aún se mantienen fuertes, y la extraña naturaleza del entrelazamiento cuántico es una parte sólida de la física moderna y de la electrónica. La física es fundamentalmente "misteriosa" después de todo.
Observación del Entrelazamiento Cuántico
Universidad de Glasgow
En una increíble primera vez, los científicos han capturado la primera foto real del mundo del entrelazamiento cuántico , un fenómeno tan extraño que el famoso físico Albert Einstein lo describió como "acción fantasmal a distancia". La imagen fue capturada por físicos de la Universidad de Glasgow en Escocia, y es tan impresionante que no podemos prestarle la debida atención.
Esta imagen gris difusa es la primera vez que vemos la interacción de partículas que sustenta la extraña ciencia de la mecánica cuántica y constituye la base de la computación cuántica
El entrelazamiento cuántico ocurre cuando dos partículas se unen de manera inextricable, y lo que le sucede a una afecta inmediatamente a la otra, independientemente de cuán separadas estén. De ahí la descripción de 'acción fantasmal a distancia'. Esta foto, en particular, muestra el entrelazamiento entre dos fotones, dos partículas de luz. Están interactuando y, por un breve momento, compartiendo estados físicos. Una demostración elegante de una propiedad fundamental de la naturaleza.
(Moreau et al., Science Advances, 2019)

El experimento pudo capturar imágenes de ambos fotones, mostrando que ambos habían cambiado de la misma manera a pesar de estar separados. En otras palabras, estaban entrelazados.
Mientras Einstein hizo famoso el entrelazamiento cuántico, el fallecido físico John Stewart Bell ayudó a definir el entrelazamiento cuántico y estableció una prueba conocida como ' desigualdad de Bell '. Básicamente, si puede romper la desigualdad de Bell, puede confirmar el verdadero entrelazamiento cuántico. El experimento demuestra la violación de una desigualdad de Bell en las imágenes observadas.
El haz entrelazado de fotones proviene de la parte inferior izquierda, la mitad del par entrelazado se divide hacia la izquierda y pasa a través de los filtros de cuatro fases. Los otros que siguen adelante no pasaron por los filtros, sino que experimentaron los mismos cambios de fase. (Moreau et al. , Science Advances , 2019)

Este resultado abre el camino a nuevos esquemas de imágenes cuánticas ... y sugiere una promesa para esquemas de información cuántica basados ​​en variables espaciales.
Fuente: Paul-Antoine Moreau, et al. “Imaging Bell-type nonlocal behavior”. Science Advances  12 Jul 2019: Vol. 5, no. 7, eaaw2563 DOI: 10.1126/sciadv.aaw2563

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