El Premio Nobel de F\u00edsica 2021 ha sido otorgado a tres cient\u00edficos cuyo trabajo fue pionero en una de las pruebas m\u00e1s fascinantes en el mundo de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, contradiciendo a Einstein y descubriendo el extra\u00f1o fen\u00f3meno de la teleportaci\u00f3n cu\u00e1ntica. John F. Clauser, Alain Aspect y Anton Zeilinger ganaron el premio de 10 millones de coronas suecas (US$915,000) por “experimentos con fotones entrelazados, estableciendo la violaci\u00f3n de las desigualdades de Bell y siendo pioneros en la ciencia de la informaci\u00f3n cu\u00e1ntica”, anunci\u00f3 la Real Academia Sueca de Ciencias, que es responsable de seleccionar a los premios Nobel de f\u00edsica, el martes 4 de octubre.<\/p>\n\n\n\n
El trabajo del tr\u00edo se centra en el entrelazamiento cu\u00e1ntico, un proceso en el que dos o m\u00e1s part\u00edculas cu\u00e1nticas se acoplan de modo que cualquier cambio en una part\u00edcula conducir\u00e1 a un cambio simult\u00e1neo en la otra, incluso si est\u00e1n separadas por distancias enormes, incluso infinitas. Este efecto le da a las computadoras cu\u00e1nticas la capacidad de realizar m\u00faltiples c\u00e1lculos simult\u00e1neamente, aumentando exponencialmente su poder de procesamiento sobre los dispositivos convencionales.<\/p>\n\n\n\n
Cuando las predicciones contrarias a la intuici\u00f3n propuestas por la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, una de las cuales era el entrelazamiento cu\u00e1ntico, se discutieron por primera vez en 1935, no todos los f\u00edsicos se sintieron c\u00f3modos con las implicaciones. Albert Einstein denomin\u00f3 al fen\u00f3meno “acci\u00f3n espeluznante a distancia” y propuso que el efecto en realidad se produjo porque las part\u00edculas conten\u00edan variables ocultas, o instrucciones, que ya hab\u00edan predeterminado sus estados. Esto significar\u00eda que no hab\u00eda necesidad de teletransportarse despu\u00e9s de todo.<\/p>\n\n\n\n
Los tres f\u00edsicos que ganaron el premio de hoy demostraron que Einstein estaba equivocado. Sus experimentos pr\u00e1cticos, construidos sobre los cimientos establecidos por primera vez en la d\u00e9cada de 1960 por el f\u00edsico te\u00f3rico John Stewart Bell, demostraron que el mundo f\u00edsico se describe mejor no por el modelo de bola de billar discreta de la f\u00edsica newtoniana, sino por un modelo de part\u00edculas similares a ondas que se afectan entre s\u00ed instant\u00e1neamente a trav\u00e9s de enormes distancias.<\/p>\n\n\n\n
“Lo que hoy se considera l\u00f3gico, medible y cuantificable fue debatido inicialmente por Niels Bohr y Albert Einstein en t\u00e9rminos filos\u00f3ficos. John Bell transform\u00f3 el debate filos\u00f3fico en ciencia y proporcion\u00f3 predicciones comprobables que impulsaron el trabajo experimental”, dijo Eva Olsson, miembro del comit\u00e9 del Nobel para la f\u00edsica, durante el anuncio del comit\u00e9 el martes 4 de octubre. Olsson dijo que los tres cient\u00edficos que recibieron el premio de este a\u00f1o “asumieron los desaf\u00edos de Bell y los abordaron en sus laboratorios”.<\/p>\n\n\n\n
El trabajo comenz\u00f3 en 1972, cuando John F. Clauser, un f\u00edsico estadounidense que ahora es el director de la firma de investigaci\u00f3n y consultor\u00eda J. F. Clauser and Associates, y su colega Stuart Freedman idearon la primera prueba de las ideas de Bell haciendo colisionar \u00e1tomos de calcio para emitir pares de fotones entrelazados (part\u00edculas de luz) antes de pasarlos a trav\u00e9s de filtros para llegar a los detectores. Este experimento demostr\u00f3 con \u00e9xito que el estado de un fot\u00f3n depend\u00eda de c\u00f3mo se midi\u00f3 el otro, en el lado opuesto del experimento, y que el cambio ocurri\u00f3 m\u00e1s r\u00e1pido de lo que la luz pod\u00eda viajar. La “acci\u00f3n espeluznante a distancia”, sugirieron sus resultados, podr\u00eda, de hecho, ser real.<\/p>\n\n\n\n
Pero algunos cr\u00edticos se\u00f1alaron lagunas en el dise\u00f1o del experimento de Clauser y Freedman. Uno de los m\u00e1s importantes fue que la medida estaba preestablecida, con los filtros que causaron que los fotones eligieran su estado fijo antes de que las part\u00edculas de luz fueran enviadas a volar. Esto significaba que a\u00fan podr\u00eda existir informaci\u00f3n oculta, con los observadores seleccionando solo fotones cuyos estados parec\u00edan estrechamente vinculados y descartando otros que pudieran demostrar un resultado diferente.<\/p>\n\n\n\n
En 1980, Alain Aspect, f\u00edsico de la Universit\u00e9 Paris-Saclay, Par\u00eds, refin\u00f3 el experimento, lo hizo m\u00e1s eficiente y utiliz\u00f3 un dispositivo para cambiar aleatoriamente la configuraci\u00f3n de los filtros para que el resultado de cualquier medici\u00f3n ya no se viera influenciado ni remotamente por los experimentadores. Los resultados fueron los mismos que antes. La evidencia abrumadoramente apuntaba a que la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica era instant\u00e1nea a su alcance.<\/p>\n\n\n\n
Luego, en 1989, el f\u00edsico austriaco Anton Zeilinger, de la Universidad de Viena, construy\u00f3 sobre estos cimientos, usando un dise\u00f1o experimental m\u00e1s sofisticado para entrelazar m\u00faltiples fotones e incluso demostrando que es posible mover toda la informaci\u00f3n de una part\u00edcula a otra. Zeilinger tambi\u00e9n mostr\u00f3 que el efecto a\u00fan se produc\u00eda a trav\u00e9s de enormes distancias, con part\u00edculas entrelazadas separadas por 143 kil\u00f3metros que segu\u00edan comport\u00e1ndose de acuerdo con las predicciones cu\u00e1nticas. Este trabajo permiti\u00f3 la creaci\u00f3n de redes cu\u00e1nticas cada vez m\u00e1s grandes, marcando el comienzo de las computadoras cu\u00e1nticas incipientes de hoy.<\/p>\n\n\n\n
“La ciencia de la informaci\u00f3n cu\u00e1ntica es un campo vibrante y de r\u00e1pido desarrollo. Tiene implicaciones amplias y potenciales en \u00e1reas como la transferencia segura de informaci\u00f3n, la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica y la tecnolog\u00eda de detecci\u00f3n”, dijo Olsson. “Sus predicciones han abierto puertas a otro mundo, y tambi\u00e9n ha sacudido los cimientos de c\u00f3mo interpretamos las medidas”.<\/p>\n\n\n\n