Es ciencia, aunque parece magia: por qué es importante la observación en tiempo real del entrelazamiento de dos fotones

El entrelazamiento es un fenómeno cuántico asombroso. Y, por sorprendente que parezca, los científicos que investigan en el ámbito de la física cuántica ya han ideado algunas aplicaciones prácticas de este mecanismo. Los ordenadores cuánticos son una de ellas. No obstante, antes de seguir adelante nos interesa repasar brevemente en qué consiste el entrelazamiento y por qué es tan importante.

Este fenómeno no tiene un equivalente en la física clásica, y consiste en que el estado de los sistemas cuánticos involucrados es el mismo. Esto significa que estos objetos forman parte de un mismo sistema incluso aunque estén separados físicamente. De hecho, la distancia no importa. Si dos partículas, objetos o sistemas están entrelazados cuando midamos las propiedades físicas de uno de ellos estaremos condicionando instantáneamente las propiedades del otro sistema con el que está entrelazado. Incluso aunque esté en la otra punta del universo.

Suena a ciencia ficción, es verdad, pero por muy extraño y sorprendente que nos parezca este fenómeno se ha comprobado empíricamente en muchas ocasiones. De hecho, es junto a la superposición de estados uno de los principios fundamentales de la computación cuántica. Uno de los últimos hallazgos realizados por los físicos en el ámbito del entrelazamiento cuántico ha visto la luz hace apenas unos días, y es extraordinariamente prometedor por una razón: tiene la capacidad de acelerar el desarrollo no solo de los ordenadores cuánticos, sino también de las comunicaciones cuánticas.

Esta nueva técnica permite a los físicos "observar" dos fotones entrelazados

El auténtico protagonista de este artículo es un grupo de investigación de la Universidad de Ottawa, en Canadá, liderado por el físico Ebrahim Karimi. Y es que después de trabajar codo con codo durante varios años con investigadores de la Universidad de Roma La Sapienza (Italia) han elaborado una ingeniosa técnica que les permite visualizar en tiempo real la función de onda de dos fotones entrelazados. Suena complicado, y lo es, pero en palabras más sencillas lo que han logrado es caracterizar y "ver" esos dos fotones vinculados mediante este fenómeno cuántico.

Los fotones son las partículas elementales responsables de las formas de radiación electromagnética, incluida la manifestación de la luz visible. No tienen masa y son capaces de viajar en el vacío a una velocidad constante: la velocidad de la luz. No obstante, algo que merece la pena que no pasemos por alto es que aunque estamos refiriéndonos a ellos como partículas también se manifiestan como ondas, de ahí la existencia del fenómeno cuántico conocido como 'dualidad onda-partícula' para identificar la naturaleza ondulatoria de la luz.

No es sencillo entender con precisión de qué estamos hablando, pero en definitiva lo que han logrado estos físicos canadienses e italianos es entender mejor el estado cuántico de los fotones. No obstante, el análisis de su función de onda les ha permitido recrear una imagen que describe el vínculo cuántico existente entre estas dos partículas.

Sorprendentemente, se parece mucho al símbolo del 'Yin y yang' que está tan arraigado en la tradición taoísta (podéis verlo debajo de estas líneas). La técnica que proponen es importante porque les ha ayudado a entender mejor cómo funciona el entrelazamiento cuántico. Y, además, como he mencionado más arriba, puede jugar un papel muy relevante en el desarrollo de los ordenadores y las comunicaciones cuánticas. Sea como sea merece la pena seguirle la pista.

Imagen de portada: CERN

Más información: Nature Photonics

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