El mundo cuántico puede ser hackeado

Una nueva investigación ha obtenido la primera evidencia directa de que el entrelazamiento cuántico se puede replicar en objetos macroscópicos y comprobado asimismo que es posible hackear el principio de incertidumbre que rige el universo de las partículas elementales.

Aunque la mecánica cuántica, que describe el mundo subatómico, es válida también para los objetos físicos ordinarios, los efectos cuánticos sobre el mundo los objetos macroscópicos son en la práctica imperceptibles: no sabemos muy bien si debido a nuestras limitaciones tecnológicas, o bien porque realmente pertenecen a otra dimensión física.

Por ejemplo, la dualidad onda partícula, un fenómeno cuántico que permite a las partículas comportarse indistintamente como ondas y partículas, no puede manifestarse en el mundo físico ordinario: a nivel macroscópico los objetos tienen una identidad material única e inconfundible.

Sin embargo, en determinados experimentos aislados y controlados, los procesos cuánticos pueden apreciarse formando parte de objetos más grandes que los átomos.

Investigadores finlandeses han realizado al respecto dos progresos significativos: por un lado, han replicado el entrelazamiento cuántico en objetos macroscópicos de al menos un billón de átomos cada uno.

Por otro lado, han descubierto que es posible hackear el principio de incertidumbre del que no pueden librarse las partículas elementales.

El entrelazamiento es uno de los fenómenos cuánticos más sorprendentes: dos partículas elementales pueden quedar tan unidas entre sí, que cualquier modificación que sufra una de ellas, queda instantáneamente registrada en la otra, aunque esté en el otro extremo del mundo.

Entrelazamiento macro

Aunque no es la primera vez que se observa el entrelazamiento cuántico a escala macroscópica, esta investigación ha ido mucho más lejos que las anteriores: confirma que el entrelazamiento ocurre de forma automática y no aleatoria entre objetos macroscópicos.

Lo observaron en dos pequeños tambores de aluminio que miden una quinta parte del ancho de un cabello humano, una dimensión muy pequeña para nosotros, pero enorme a escala cuántica.

Apreciaron que el movimiento aleatorio de uno de los tambores está totalmente relacionado con el repique del otro tambor, algo que solo ocurre en el mundo cuántico.

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Incertidumbre relativa

Además, esta investigación ha podido comprobar también algo insólito: el principio de incertidumbre, según el cual, debido a la dualidad onda-partícula, es imposible conocer la posición y la velocidad de una partícula al mismo tiempo, puede ser burlado.

Ha comprobado que la posición y la velocidad de cada minúsculo tambor vibratorio puede conocerse a la vez porque ninguna de esas medidas interfiere sobre la otra. Para conseguirlo, utilizaron la mecánica cuántica para hackear a la mecánica cuántica, explica Nature.

«En nuestro trabajo, los tambores exhiben un movimiento cuántico colectivo», explica al respecto la física Laure Mercier de Lepinay, de la Universidad Aalto en Finlandia, en un comunicado.

Y añade: «Los tambores vibran en una fase opuesta entre sí, de modo que cuando uno de ellos está en una posición final del ciclo de vibración, el otro está en la posición opuesta al mismo tiempo».

La conclusión es que la incertidumbre cuántica del movimiento de los tambores se cancela si los dos tambores se tratan como una entidad mecánica cuántica, destaca Mercier.

Nuevas oportunidades

Ambos descubrimientos abren sorprendentes oportunidades para las redes cuánticas, ya que podrán usar el entrelazamiento cuántico a escala microscópica para potenciar los sistemas de comunicación.

También podrían ayudar a construir dispositivos de medición de sensibilidad sin precedentes, así como los ordenadores cuánticos que pueden realizar ciertos cálculos fuera del alcance de cualquier ordenador ordinario, destaca la revista Nature.

Por último, nos evidencian que estamos construyendo una atalaya insólita: nos permite, cada vez con mayor claridad, observar los fenómenos cuánticos que están ocultos detrás de la física clásica.

Aunque muchas veces lo olvidamos, todo el universo macroscópico que se rige por leyes físicas inviolables, está formado por ondas y partículas cuánticas que siguen otras leyes paradójicas.

Ahora estamos notando que ambos universos, irreconciliables para nosotros, están mucho más unidos de lo que habíamos podido imaginar: lo cuántico se deja ver a escala macroscópica y nos desvela que las leyes cuánticas no son tan inquebrantables como las de la física clásica.

Referencia

Direct observation of deterministic macroscopic entanglement. Shlomi Kotler et al- Science 07 May 2021:Vol. 372, Issue 6542, pp. 622-625.DOI: 10.1126/science.abf2998