Tendencias21

Nueva visión de los límites entre los sistemas clásicos y los cuánticos

La desigualdad de Bell es un teorema que se considera que sirve para distinguir los sistemas cuánticos de los clásicos. Sin embargo, un estudio de la Universidad de Rochester (EE.UU.) ha demostrado que lo único que diferencia es los sistemas entrelazados de los que no lo están, puesto que los sistemas clásicos también pueden tener entrelazamiento.

Nueva visión de los límites entre los sistemas clásicos y los cuánticos

La teoría cuántica es uno de los grandes logros de la ciencia del siglo XX, y sin embargo, los físicos han luchado para encontrar un límite claro entre nuestro mundo cotidiano y lo que Albert Einstein llamó las características «fantasmales» del mundo cuántico, incluyendo gatos que pueden estar a la vez vivos y muertos y fotones que pueden comunicarse entre sí instantáneamente a través del espacio.

Durante los últimos 60 años, la mejor guía para esa frontera ha sido un teorema llamado desigualdad de Bell, pero ahora un nuevo estudio muestra que la desigualdad de Bell no es el hito que se creía que era, lo que significa que a medida que el mundo de la computación cuántica trae la extrañeza cuántica más cerca de nuestra vida cotidiana, entendemos las fronteras de ese mundo peor de lo que creían los científicos.

En el nuevo estudio, publicado en la revista Optica, los investigadores de la Universidad de Rochester (Nueva York, EE.UU.) muestran que un rayo clásico de luz del que se esperaría que obedeciera a la desigualdad de Bell puede fallar en esta prueba de laboratorio, si el haz está adecuadamente preparado para tener una característica particular: el entrelazamiento.

No sólo la prueba de Bell no sirve para definir el límite, sino que los nuevos hallazgos no llevan los límites más profundamente en el reino cuántico, sino que hacen todo lo contrario: Muestran que algunas de las características del mundo real deben compartir un ingrediente clave del dominio cuántico.

Este ingrediente clave se denomina entrelazamiento, exactamente la característica de la física cuántica que Einstein etiquetaba como fantasmal. Según Joseph Eberly, profesor de física y uno de los autores del artículo, lo que parece ahora es que la prueba de Bell sólo distingue los sistemas que se enredan o entrelazan de los que no lo son. No distingue si son «clásicos» o cuánticos.

En el próximo artículo los investigadores explican cómo el entrelazamiento se puede encontrar en algo tan común como un rayo de luz.

Hacen falta dos

Eberly explica en la nota de prensa de la universidad que «se necesitan dos para enredar». Por ejemplo, piense en dos manos aplaudiendo a ritmo. De lo que puede estar seguro es de que cuando la mano derecha se mueve hacia la derecha, la mano izquierda se mueve hacia la izquierda, y viceversa.

Pero si se le pide que adivine sin escuchar o mirar si en algún momento la mano derecha se mueve hacia la derecha, o tal vez a la izquierda, no lo sabría. Pero a pesar de ello sabría que cualquier cosa que hiciera la mano derecha en ese momento, la mano izquierda estaría haciendo lo contrario. La capacidad de saber con certeza acerca de una propiedad común sin saber nada con certeza acerca de una propiedad individual es la esencia del entrelazamiento perfecto.

Eberly agrega que muchos piensan en el entrelazamiento como una característica cuántica porque «Schrodinger acuñó el término para referirse a su famoso escenario del gato.» Pero su experimento muestra que algunas de las características del mundo «real» deben compartir un ingrediente clave con el dominio del gato de Schrodinger: los enredos.

La existencia del enredo clásico se señaló en 1980, pero Eberly explica que no pareció un concepto muy interesante, por lo que no fue explorado. A diferencia de entrelazamiento cuántico, el enredo clásico ocurre dentro de un mismo sistema. El efecto es todo local: no hay acción a distancia, no hay «fantasmalidad».

Con este resultado, Eberly y sus colegas han demostrado experimentalmente «que la frontera no está donde se cree generalmente, y, además, que las desigualdades de Bell ya no deberían utilizarse para definir el límite» entre lo clásico y lo cuántico.

Referencia bibliográfica:

Xiao-Feng Qian, Bethany Little, John C. Howell, J. H. Eberly: Shifting the quantum-classical boundary: theory and experiment for statistically classical optical fields. Optica (2015). DOI: 10.1364/OPTICA.2.000611.

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Descubren 50 especies desconocidas para la ciencia en la exótica Isla de Pascua 12 abril, 2024
    Una expedición a la Cordillera de Salas y Gómez, frente a Rapa Nui, en el Océano Pacífico, documentó 160 especies animales que no se sabía que habitaban esta región de la misteriosa Isla de Pascua, en Chile. Además, descubrieron 50 criaturas que son absolutamente nuevas para la ciencia.
    Pablo Javier Piacente
  • El clima espacial podría generar un caos satelital sin precedentes 12 abril, 2024
    Los satélites en órbita terrestre baja (LEO) pueden perder su brújula cuando el clima espacial ofrece situaciones inesperadas. El problema afecta a la Estación Espacial Internacional, la estación espacial Tiangong de China y muchos satélites de observación de la Tierra. Los expertos sostienen que esta incertidumbre de posicionamiento aumenta el riesgo de colisiones orbitales peligrosas, […]
    Pablo Javier Piacente
  • La Inteligencia Artificial puede ser envenenada para proteger los derechos de autor 12 abril, 2024
    Una herramienta llamada Nightshade cambia imágenes digitales de manera casi imperceptible para el ojo humano, pero que se ven totalmente diferentes por los modelos de IA: una forma polémica de proteger las obras de arte de posibles infracciones de derechos de autor.
    Redacción T21
  • La acidez cerebral podría estar relacionada con múltiples trastornos neurológicos 11 abril, 2024
    Un estudio en animales a gran escala vincula los cambios en el pH del cerebro con problemas cognitivos de amplio alcance, ligados a patologías como el autismo o el Alzheimer, entre otras. Los científicos creen que los problemas metabólicos en el cerebro podrían estar directamente relacionados con una variedad de trastornos neuropsiquiátricos y neurodegenerativos.
    Pablo Javier Piacente
  • Cultivan organoides cerebrales con conexiones neuronales similares a las de un cerebro real 11 abril, 2024
    Un equipo internacional de investigadores ha desarrollado una técnica para conectar tejidos cultivados en laboratorio que imitan al cerebro humano de una manera que se asemeja a los circuitos neuronales del cerebro real. El "sistema" de mini cerebros interconectados podría revolucionar nuestra comprensión de las funciones cerebrales.
    Pablo Javier Piacente
  • Los Estados se exponen a condenas judiciales por inacción climática 11 abril, 2024
    Suiza es el primer Estado condenado judicialmente por no resolver el desafío climático y violar los derechos humanos de las personas mayores. Hace un año, 16 niños y jóvenes obtuvieron una sentencia condenatoria contra el Estado de Montana por destruir con sus leyes el medioambiente. Cualquier Estado puede ser denunciado si no preserva el ambiente en […]
    Eduardo Martínez de la Fe
  • Detectan extraños pulsos de radio procedentes de un magnetar que desconciertan a los científicos 10 abril, 2024
    Los astrónomos han detectado señales de radio inusuales procedentes de XTE J1810-197, un radiomagnetar o estrella de neutrones ultramagnética situada a 8.100 años luz de distancia de la Tierra, en la constelación de Sagitario. Los resultados son inesperados y sin precedentes: a diferencia de las señales de radio que se han detectado en otros magnetares, […]
    Pablo Javier Piacente
  • La IA podría ser el límite para todas las civilizaciones avanzadas en el Universo 10 abril, 2024
    Un nuevo estudio sugiere que el desarrollo de la Inteligencia Artificial (IA) hacia una Superinteligencia Artificial (ASI) podría explicar por qué no hemos detectado aún otras civilizaciones avanzadas en el cosmos, a pesar de la alta probabilidad de su existencia: en vez de supernovas, plagas, guerras nucleares o eventos climáticos extremos que hayan sido un […]
    Pablo Javier Piacente
  • Higgs ha podido dejar abierta la puerta a la Nueva Física con su legado 10 abril, 2024
    La muerte de Peter Higgs, que pasará a la historia como el descubridor del bosón que explica cómo se forma la materia, deja un legado en la historia de la física que todavía puede aportar algo más trascendente: la prueba definitiva de una Nueva Física más allá del Modelo Estándar.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • Descubren neuronas "zombis" en el cerebro, que serían claves en el proceso de aprendizaje 9 abril, 2024
    Las neuronas "zombis" son unidades vivas pero funcionalmente alteradas, que parecen "dormidas" en determinadas situaciones: los investigadores han revelado que cumplen un papel fundamental en el cerebelo, concretamente en aspectos relativos a la forma en la cual aprendemos.
    Pablo Javier Piacente