Premio Nobel de Física 2022

Los tres ganadores  han demostrado el potencial para investigar y controlar partículas que se encuentran en estados entrelazados.

“La física cuántica tiene aspectos muy exóticos que nos sorprenden a todos. Alain Aspect, John Clauser y Anton Zeilinger son los que hicieron los experimentos que demostraron que la naturaleza es realmente exótica. Verificaron que las predicciones más absurdas de la física cuántica son correctas.”

Ignacio Cirac, director del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica, Alemania.

La Real Academia de Ciencias de Suecia premió a Alain Aspect, John Clauser y Anton Zeilinger por las investigaciones que han llevado a cabo durante décadas acerca de estados cuánticos entrelazados.

Los tres científicos a los que se les ha concedido el Nobel de Física de este año demostraron que es posible controlar partículas en entrelazamiento cuántico, fenómeno en el que dos o más partículas distintas se comportan como si fueran una sola aunque estén separadas por grandes distancias.

Principio de la historia

En la primera mitad del siglo XX, Albert Einstein y otros científicos pensaban que la mecánica cuántica, la rama de la física que estudia las leyes que rigen en la naturaleza a escala atómica, era una teoría incompleta porque sólo hacía predicciones en términos de probabilidades. Niels Bohr, pionero de la mecánica cuántica, y otros opinaban en cambio que la mecánica cuántica era la teoría más completa posible de los fenómenos atómicos, no obstante su fuerte carga de probabilidad.

En 1935, Einstein y dos colegas desarrollaron un argumento matemático que demostraba que, si Bohr tenía razón, sería posible preparar pares de partículas que se comportarían coordinadamente aunque pudieran estar separadas por distancias enormes. Este “entrelazamiento cuántico” sería instantáneo, lo que era absurdo.

En los años 60, el físico John Stewart Bell desarrolló una serie de condiciones matemáticas que tendrían que cumpir los experimentos de mecánica cuántica si Einstein y su bando tenían razón. Si no se cumplían estas condiciones (llamadas desigualdades de Bell), sí existía el extraño entrelazamiento cuántico que predijeron Einstein y sus colaboradores.

Durante mucho tiempo los científicos se preguntaron si la correlación se debía a que las partículas en un par entrelazado contenían variables ocultas, instrucciones que indican qué resultado deben dar en un experimento, pero que no están contempladas en la mecánica cuántica. Las desigualdades de Bell permitirían determinar experimentalmente si era así o no .

Los galardonados

Al paso de los años, eso que para Einstein y compañía era un absurdo, fue comprobado experimentalmente por Alain Aspect, John Clauser y Anton Zeilinger.

El doctor Eric Leonardo Patiño Jaidar, investigador de la Facultad de Ciencias de la UNAM, describió así al trabajo de los tres científicos:

     La aportación de Clauser fue realizar un experimento con base en los estudios de Bell. El trabajo consistió en tomar estas dos partículas en este estado cuántico entrelazado y permitir que se apartaran. Lo que hizo fue medir una cierta propiedad física para una de ellas e inferir, en consecuencia de eso, la propiedad física de la otra. Aspect realizó un experimento más complicado tecnológicamente, en el cual logró eliminar la posibilidad que hubiera comunicación clásica entre los aparatos y hacer la medición. Anton Zeilinger logró transportar con éxito la información de un sistema cuántico de un lugar a otro en su laboratorio. Zeilinger utilizó uno de estos estados entrelazados para que interactuaran de manera tal que toda la información de un sistema se pudiera replicar en otro, en una ubicación alejada de la primera, es decir teletransportación.

En la actualidad hay numerosas líneas de investigación y desarrollo de tecnología que utilizan los descubrimientos de los ganadores del Nobel de Física 2022, por ejemplo, las computadoras cuánticas y la criptografía cuántica.

 

Leticia Monroy Valentino y Sergio de Régules Ruiz-Funes