El Premio Nobel de Física 2022 recae en tres investigadores cuánticos de Francia, Estados Unidos y Austria
Estados entrelazados: de la teoría a la tecnología
La Real Academia Sueca de las Ciencias ha decidido conceder el premio Nobel de Física 2022 a Alain Aspect (Université Paris-Saclay y École Polytechnique, Palaiseau, Francia), John F. Clauser (J.F. Clauser & Assoc., Walnut Creek, CA, EE.UU.) y Anton Zeilinger (Universidad de Viena, Austria) "por sus experimentos con fotones entrelazados, estableciendo la violación de las desigualdades de Bell y siendo pioneros en la ciencia de la información cuántica".
© Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences
Estados entrelazados: de la teoría a la tecnología
Alain Aspect, John Clauser y Anton Zeilinger han llevado a cabo sendos experimentos innovadores con estados cuánticos entrelazados, en los que dos partículas se comportan como una sola unidad aunque estén separadas. Sus resultados han abierto el camino a una nueva tecnología basada en la información cuántica.
Los efectos inefables de la mecánica cuántica empiezan a encontrar aplicaciones. Actualmente existe un amplio campo de investigación que incluye los ordenadores cuánticos, las redes cuánticas y la comunicación cifrada cuántica segura.
Un factor clave en este desarrollo es cómo la mecánica cuántica permite que dos o más partículas existan en lo que se llama un estado enredado. Lo que le ocurre a una de las partículas de un par enredado determina lo que le ocurre a la otra partícula, aunque estén muy separadas.
Durante mucho tiempo se preguntó si la correlación se debía a que las partículas de un par enredado contenían variables ocultas, instrucciones que les indican qué resultado deben dar en un experimento. En los años 60, John Stewart Bell desarrolló la desigualdad matemática que lleva su nombre. Ésta afirma que si hay variables ocultas, la correlación entre los resultados de un gran número de mediciones nunca superará un determinado valor. Sin embargo, la mecánica cuántica predice que un determinado tipo de experimento violará la desigualdad de Bell, dando lugar a una correlación más fuerte de lo que sería posible de otro modo.
John Clauser desarrolló las ideas de John Bell, dando lugar a un experimento práctico. Cuando realizó las mediciones, éstas apoyaron la mecánica cuántica al violar claramente una desigualdad de Bell. Esto significa que la mecánica cuántica no puede ser sustituida por una teoría que utilice variables ocultas.
Tras el experimento de John Clauser quedaron algunas lagunas. Alain Aspect desarrolló el montaje, utilizándolo de forma que se cerrara una importante laguna. Consiguió cambiar la configuración de las mediciones después de que un par enredado hubiera salido de su fuente, de modo que la configuración que existía cuando se emitieron no podía afectar al resultado.
Utilizando herramientas refinadas y largas series de experimentos, Anton Zeilinger empezó a utilizar estados cuánticos entrelazados. Entre otras cosas, su grupo de investigación ha demostrado un fenómeno llamado teletransporte cuántico, que permite trasladar un estado cuántico de una partícula a otra a distancia.
"Cada vez está más claro que está surgiendo un nuevo tipo de tecnología cuántica. Podemos ver que el trabajo de los galardonados con los estados entrelazados es de gran importancia, incluso más allá de las cuestiones fundamentales sobre la interpretación de la mecánica cuántica", afirma Anders Irbäck, Presidente del Comité Nobel de Física.
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