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¿Cuál es su origen?

El entrelazamiento es un fenómeno que surgió de la experimentación de varios científicos, que digamos, buscaban contradecir la integridad de la mecánica cuántica. La mecánica cuántica es la rama de la física que estudia la naturaleza a escala microscópica, los sistemas atómicos y subatómicos y sus interacciones.

No podía ser otro el promotor que, el gran Albert Einstein. Sí, en él reside el origen de este espeluznante fenómeno (así lo definió él mismo). Junto a sus alumnos Podolsky y Rosen, Einstein trató de argumentar que la mecánica cuántica era una ”teoría inexacta” e incompleta, ya que, sus supuestos no eran coherentes con lo que ya se conocía del universo.

Fig.1: Albert Einstein.

Sin embargo, fue en el año 1935 cuando Erwin Schrödinger introdujo por primera vez el término entrelazamiento cuántico, de ahí que Albert Einstein aprovechara la definición que dio Schrödinger para rebatir su lógica.

Schrödinger estableció que las partículas no pueden considerarse elementos individuales con un estado definido sino que, conforman un sistema con la misma función de onda.

A partir de esta definición, Albert y sus alumnos formularon la paradoja EPR donde argumentan la contradicción de esta definición y que posteriormente os resumiré. He de decir, que intentaré explicar el fenómeno de manera sencilla para facilitar la compresión, sin necesidad de tener conocimientos sobre física. Este asunto es muy profundo.

Fig.2: EPR original, mayo 1935.

¿Qué es el entrelazamiento cuántico?

El entrelazamiento cuántico de un conjunto de partículas (con 2 es suficiente) supone un estado de unión que hace que, la modificación o medición del estado de una de las partículas, provoque un cambio de estado en las otras de inmediato, aunque éstas se encuentren a miles de años luz de distancia.

Fig. 3: Entrelazamiento cuántico.

Según la mecánica cuántica, una partícula puede encontrarse en una
superposición de estados, es decir, tener varios al mismo tiempo.

Fig. 4: Partícula en superposición.

Si suponemos el color de la partícula como una propiedad, al decir que se encuentra en superposición de estados, afirmamos que la partícula se encuentra en los estados azul y amarillo al mismo tiempo.

Ahora bien, en el momento que medimos u observamos la propiedad de la partícula, ésta se decanta por un único estado, amarillo o azul. Dependiendo de la propiedad (con varios estados posibles) que estemos valorando, existe tecnología específica para medirlo, con esto quiero decir, que ya se hace en laboratorios. En este caso hipotético, medimos a través de la observación, ya que vemos el color que tomaría la partícula.

Imaginemos una segunda partícula que se encuentra en la misma situación exacta que la partícula anterior.

Fig. 5: Dos partículas idénticas en propiedades.

Si entrelazamos las partículas 1 y 2 y las alejamos ¿Qué ocurre?

Entrelazamos las partículas en el laboratorio de tal manera que cuando midamos la partícula 1 sea amarilla, y la partícula 2 sea azul y viceversa.

Ambas partículas continuarán siendo azules y amarillas a la vez (superposición de estados). Pero si las alejamos y medimos la partícula 1 veremos que es amarilla, por ejemplo, y automáticamente la partícula 2 se mostrará en el estado contrario, es decir, azul. Esto ocurre inmediatamente (más rápido que la luz) e independientemente de la distancia que exista entre ambas partículas. Impactante. ¿Qué clase de comunicación existe? ¿Cómo se explica este hecho? Albert lo definió como ‘’Acción fantasmal a distancia’’.

Recomiendo ver este vídeo para comprenderlo mejor.

Paradoja EPR.

Es aquí donde Einstein refleja la incoherencia de este fenómeno cuántico respecto a las leyes ya conocidas. El primer principio quebrantado sería el principio de la localidad. Ningún objeto puede influenciar a otro de manera instantánea desde la distancia, solo podrá influenciar a un objeto cercano o en el mismo entorno. En resumen, este principio implica que toda influencia se transmite a una velocidad inferior a la de la luz. El entrelazamiento rompe con este esquema. Pero, ¿Y si la información ya estuviese allí desde antes?

También se quebrantaría el principio del realismo local, que refiere que cada partícula tiene un estado propio bien definido, he aquí la contradicción con la definición de Schrödinger. En resumen, Albert Einstein mostró que a esta teoría le faltaba mucho por averiguar y se dice que murió sin dar el visto bueno a la realidad cuántica.

El caso es que este fenómeno permite una ‘’comunicación’’ entre 2 partículas separadas por gran distancia sin necesidad de un canal de transmisión, lo que rompe totalmente con el razonamiento clásico. Ojo, resulta que esta paradoja es lo que ocurre realmente y el mundo cuántico lo ha conseguido razonar.

Desigualdades de Bell.

John Stewart Bell fue un físico irlandés que aportó un texto titulado “On the Einstein-Podolsky-Rosen paradox” donde trató los diferentes aspectos dispuestos en la paradoja EPR y fue capaz de cuantificar matemáticamente la teoría de la paradoja de Einstein para así llevarlo a la demostración experimental.

John S. Bell - Wikipedia, la enciclopedia libre
Fig.6: John Stewart Bell.

Sin entrar en detalles complejos, el experimento de Bell demostró que existe una realidad cuántica en este proceso, los resultados obtenidos no son al azar, sino que son consecuencia de esta ‘’Acción fantasmal a distancia’’. Eso sí, asumiendo que la teoría viola el principio de la localidad y que no es posible utilizar el entrelazamiento cuántico para enviar información de manera instantánea.

Sin embargo, se ha hecho posible la transmisión de información usando partículas entrelazadas, empleando un canal de información clásico donde la transmisión no supere la velocidad de la luz.

El entrelazamiento es la base de las nuevas tecnologías en desarrollo, como la teleportación cuántica, criptografía cuántica y la computación cuántica.

Esto son pinceladas de la gran profundidad de este fenómeno que, sin duda, es una propiedad asombrosa que nos deja muchas preguntas a las que responder.

La ecuación más bonita del mundo.

Acabo este artículo con una sorpresa. Puede que ya la conozcáis, pero si no es así, os presento a la ecuación más bonita del mundo, la ecuación de Dirac.

Esta describe la mecánica cuántica desde el punto de vista relativista, es decir, llega a una especie de consenso en esta “disputa” que presentaba antes entre la interpretación de Einstein y la de Erwin Schrödinger.

Como anécdota, permite descubrir la existencia de las antipartículas de forma puramente teórica, y permitió llevar a un nivel superior los descubrimientos en lo tocante a física de partículas.

Fig.8: La ecuación “más bonita del mundo”
tatuada


Bibliografía.

  • https://es.wikipedia.org/wiki/Entrelazamiento_cu%C3%A1ntico
  • https://hipertextual.com/2015/09/entrelazamiento-cuantico
  • https://www.youtube.com/watch?v=iZ5I_P4XUWQ

Autora

Arantxa Abellán González.

2º Enfermería. Universidad de Granada (UGR).

Arantxa Abellán González
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