EL ENTRELAZAMIENTO CUÁNTICO

Para una persona común, entre el tráfico, la ciudad, el trabajo o estudio, detenerse a pensar en la composición de la materia, no es algo tan cotidiano como elegir una canción es Spotify o una película en Netflix. Tomar conciencia que su cuerpo entero está compuesto por átomos que, a su vez, son principalmente espacios vacíos, por lo que de materia tangible hay prácticamente cero, es algo tremendamente impactante y sobrecogedor. Y cuando hablamos de átomos, nos remitimos únicamente a modelos de los mismos, que de alguna manera explican todos los fenómenos macroscópicos y es en el núcleo atómico es donde se concentra casi toda su masa en forma de protones y neutrones, que a su vez, se encuentran compuestos por otras partículas aún más pequeñas, que forman parte del modelo standard: partículas elementales (en el caso de protones y neutrones, están compuestos por quarks Up y Down) y resulta inútil en este punto seguir estudiando bajo el prisma de la física clásica, ya que se nos abre un universo fascinante donde las leyes de la física clásica ya no son suficientes para explicarlo todo, por lo que, a partir de este punto, debemos analizar bajo el prisma de la enigmática y cautivante física cuántica.

Dentro de los maravillosos fenómenos asociados a este campo, nos encontramos con el asombroso efecto túnel, con la seductora superposición, las naturalezas duales e impresionantes aplicaciones tecnológicas como la resonancia nuclear magnética, artefactos más comunes como un puntero láser, o quizás algo tan cotidiano como la puerta que se abre sola ante nosotros al llegar a la tienda. Dentro de toda esta gama, hablaremos hoy de un tema que a todos nos deja perplejos y hace rebrotar la inagotable alma de niño inquieto: el entrelazamiento cuántico.

Pero ¿A qué se le llama entrelazamiento cuántico? La mecánica cuántica se trata de una ciencia probabilística, cuyos estados son descritos por funciones a las que llamamos “funciones de onda”. Dos partículas que se encuentran entrelazadas, están definidas por exactamente la misma función de onda. Estas dos partículas no pueden considerarse como partículas individuales con estados bien definidos, no se tiene una función de onda para cada partícula, sino más bien una sola función de onda para las dos partículas. Por eso se dice que la probabilidad de encontrar un sistema en un estado, no es igual a la probabilidad de cada partícula de encontrarse en ese estado.

El ejemplo más simple de partículas entrelazadas es el de los electrones. De acuerdo al principio de exclusión de Pauli solo dos electrones pueden ocupar el mismo estado cuántico. Por ejemplo el estado cuántico de spin nulo, muestra que cuando una de las partículas gira hacia arriba, inmediatamente la otra gira hacia abajo.

Dos partículas entrelazadas están correlacionadas, es decir lo que le ocurre a una le afecta a la otra en forma instantánea. Esto es en el sentido físico, ya que se puede inferir la posición de una de ellas a partir de la posición de la otra. Podríamos pensar entonces que esto puede contradecir el principio de incertidumbre de Heisenberg (principio que dicta que no podemos saber simultáneamente algunos pares de magnitudes para la misma partícula, como lo son el momentum y la posición); por ejemplo, si medimos al mismo tiempo el momentum de una partícula A y la posición de otra partícula B, podríamos inferir la posición de la partícula A y el momentum de la partícula B por el sólo hecho de estar entrelazadas. Lo más impresionante es que este par de partículas no necesitan estar juntas; de hecho dos partículas entrelazadas, seguirán siempre vinculadas, independiente de la distancia a la que se encuentren. Esto se conoce como la “no localidad”.

A veces también nos preguntamos si entrelazamiento se logra de forma inducida, artificial o se da en forma espontánea en la naturaleza. Déjenme contarles que dos partículas emitidas por una misma fuente coherente (fase constante por un tiempo), están ya entrelazadas, totalmente correlacionadas. Tal como lo dijimos unos párrafos atrás, ambas son descritas por una misma función de estado que corresponde a un estado cuántico. Por ejemplo, si sabemos que ambos estados deben sumar 5 (estado cuántico de las dos partículas), y sabemos que una tiene tres, de inmediato sabremos que la otra tendrá dos, sin necesidad de medirlo o corroborarlo.

Se ha comprobado que el enlazamiento cuántico es verdadero y correcto. El entrelazamiento cuántico es una propiedad de la mecánica cuántica, existen experimentos que lo han comprobado. Si no existiera entrelazamiento cuántico se violaría el principio de la relatividad que nos dice que nada puede viajar más allá de la velocidad de la luz. Gracias al entrelazamiento se explican fenómenos físicos como los que se aplican en la computación cuántica, referidos a la transmisión de información por estados entrelazados, siendo las computadoras cuánticas un salto enorme en el desarrollo tecnológico de las computadoras.

Dos partículas entrelazadas no son la misma partícula, no es que se mueva tan rápido que parece estar en más lugares, no es una partícula partida en dos, no es que una sea la imagen proyectada de la otra, es la misma partícula que actúa entrelazada con otra a nivel cuántico. Pueden ser dos fotones, dos o más electrones, pero no es una sola.

Es importante destacar que la física clásica es un caso particular de la física cuántica y no al revés, por ende, se debe observar la física clásica desde el prisma de la física cuántica y no la física cuántica desde la física clásica.

Los dejo esperando que este artículo despierte el interés de estudiar, investigar y sumergirse en este mundo maravilloso que Planck, Heisenberg, Dirac, Pauli, Einstein, Fermi y tantos otros abrieron y  cuyos caminos pavimentaron.

♦ César Rojas Cortés, Director de Academia Hanan Pacha.