Nobel de Física para avances en la mecánica cuántica
La Real Academia de Ciencias sueca premió a los investigadores Alain Aspect, John Clauser y Anton Zeilinger por sus experimentos pioneros en estados cuánticos entrelazados. Un físico del CONICET analiza el alcance y la importancia de estas contribuciones, que ya se están aplicando en la transmisión de información de forma segura.
Nicolás Camargo Lescano (Agencia CTyS-UNLaM)- Luego de la entrega del Nobel de Medicina el lunes al biólogo Svante Pääbo, este martes fue el turno de la Física. La Real Academia de Ciencias de Suecia otorgó el prestigioso galardón científico al fránces Alain Aspect, al estadounidense John F. Clauser y al austríaco Anton Zeilinger, especialistas en física cuántica.
Los miembros del comité destacaron que los premiados han llevado a cabo experimentos pioneros con estados cuánticos entrelazados. “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”, afirmó Anders Irbäck, presidente del Comité Nobel de Física.
“El aporte de estos tres científicos es de suma importancia, porque, a través de diversos experimentos, pudieron demostrar que dos partículas se comportan como una sola unidad incluso cuando están separadas. Es decir, un estado donde las propiedades se definen a partir de un todo y no como la suma de las partes”, destaca, en diálogo con la Agencia CTyS-UNLaM, Augusto Roncaglia, investigador del CONICET con sede de trabajo en el Departamento de Física (Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, UBA).
Roncaglia explica que, a partir de sus experimentos, los tres científicos sentaron sólidas bases para validar la teoría cuántica. “Corroboraron todas estas propiedades, que son sumamente sorprendentes, y allanaron el camino para las investigaciones cuánticas, que tienen diversas aplicaciones. Una de ellas, por ejemplo, es la transmisión de información en forma segura, lo que se conoce como criptografía cuántica y que ya se está aplicando, desde startups que ofrecen esta tecnología hasta pruebas de transmisión entre satélites”, ilustra el investigador.
Experimentos a la velocidad de la luz
La mecánica cuántica es muy extraña y puede desafiar el sentido común. En este sentido, al célebre Albert Einstein le costaba “digerir” el hecho de que la mecánica cuántica se restringiera a predecir sólo probabilidades: creía que era una teoría incompleta y que una descripción más detallada de la naturaleza era necesaria.
60 años atrás, John Bell desarrolló la teoría de una desigualdad matemática, que afirma que, si existieran estas variables ocultas, la correlación entre los resultados de un gran número de mediciones nunca superará un determinado valor. No obstante, la mecánica cuántica predice que, si el experimento se realiza con determinados estados entrelazados, los resultados del experimento darán una violación a la desigualdad de Bell.
“Estos estados entrelazados pueden ser generados con fotones en el laboratorio. Lo que hicieron los tres científicos ganadores del Nobel fue comprobar experimentalmente esta predicción- detalla el investigador del CONICET-. Clauser, por ejemplo, generó pares de fotones entrelazados, y realizó mediciones de propiedades sobre cada miembro del par en estaciones separadas por algunos metros, verificando que la mecánica cuántica violaba las desigualdades de Bell”.
Diez años más tarde, Aspect mejoraría la generación de fotones y lograría además elegir las propiedades a medir en cada estación en forma pseudoaleatoria, otro de los requerimientos del teorema de Bell. “Hay que tener en cuenta que el experimento implica un factor estadístico, de repetir muchas veces la emisión de fotones y elegir, aleatoriamente, qué dirección de la polarización medir mientras las partículas viajan a la velocidad de la luz. Es un escenario sumamente complejo”, aclara Roncaglia.
Zeilinger, por su parte, contribuyó a la teoría del entrelazamiento al verificar estas violaciones a las desigualades de Bell no a metros, sino a kilómetros de distancia. Es decir, partículas comportándose como una unidad a miles de kilómetro de separación, abriendo la puerta a los primeros experimentos de teleportación cuántica y la transmisión de información cuántica. “En Argentina ya se están realizando experimentos utilizando fotones en el Laboratorio de Óptica y Fotónica en la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA y en la División Óptica Cuántica del DEILAP-CITEDEF. Es decir, se trabaja en distintos proyectos sobre criptografía cuántica”, concluye el experto.
