Tendencias21
Electrones conectados de forma 'fantasmal' a velocidades 'imposibles'

Electrones conectados de forma 'fantasmal' a velocidades 'imposibles'

Un experimento realizado en Países Bajos con tecnología de números aleatorios del Instituto de Ciencias Fotónicas de Barcelona ha demostrado que dos electrones, situados a 1,3 kilómetros de distancia, están entrelazados y se comunican entre sí a velocidades más rápidas que la luz, demostrando que la ‘acción fantasmal a distancia’ que Einstein creía imposible es real. Por Carlos Gómez Abajo.

Electrones conectados de forma 'fantasmal' a velocidades 'imposibles' ¿Juega Dios a los dados con el universo? Einstein planteaba que no, pero ahora un nuevo experimento parece afirmarlo.

El experimento, publicado en línea en Nature por el grupo de Ronald Hanson, de la Universidad de Tecnología de Delft (Países Bajos), ha utilizado un dispositivo de generadores de números aleatorios desarrollado en el ICFO -Instituto de Ciencias Fotónicas de Barcelona- por los grupos de investigación de Morgan W. Mitchell y Valerio Pruneri,

Los resultados del experimento representan la refutación más potente hasta la fecha del principio de «realismo local» de Albert Einstein, el cual postula que el universo obedece a leyes y no al azar, y que no existen comunicaciones que puedan viajar más rápido que la luz. Einstein planteaba que había «variables ocultas» que comunicaban a las partículas entre sí de forma aparentemente milagrosa.

El experimento de Delft consistió en lo siguiente: Primero «entrelazaron» dos electrones atrapados en el interior de dos cristales de diamante diferentes, y luego midieron las orientaciones de los electrones.

En teoría cuántica la propiedad del entrelazamiento consisten en que matemáticamente los dos electrones se pueden describir mediante una sola «función de onda» que sólo indica si están en concordancia, pero no si los espines están en una dirección determinada u otra. En un sentido matemático, pierden sus identidades individuales.

El concepto de «realismo local» intenta explicar el mismo fenómeno con menos misterio, postulando que las partículas deben estar apuntando a algún lugar, pero simplemente no sabemos sus direcciones hasta que las medimos.

Al medir los electrones en el experimento de Delft, se observó que las partículas efectivamente aparecen orientadas de forma aleatoria pero, sin embargo, ambas parecen entenderse muy bien entre sí. Tan bien, de hecho, que es imposible que hayan tenido orientaciones pre-establecidas o pre-existentes, tal y como reclama la teoría de realismo de Einstein.

Este comportamiento sólo es posible si los electrones se comunican entre sí, algo muy sorprendente para electrones atrapados en diferentes diamantes. Pero aquí está la parte más asombrosa: en el experimento de Delft, los diamantes se encontraban en diferentes edificios, a 1,3 kilómetros de distancia el uno del otro. Las mediciones se hicieron de forma tan rápida que no hubo ni tiempo para los electrones pudiesen comunicarse entre sí, ni siquiera con una señal viajando a la velocidad de la luz.

Esto pone en duda la teoría de «realismo local»: si las orientaciones de los electrones son reales, los electrones deben de haberse comunicado de alguna manera, y si se han comunicado, deben de haberlo hecho más rápido que la velocidad de la luz.

Es decir, que o Dios juega a los «dados» con el Universo, o los espines de los electrones pueden hablarse entre sí a una velocidad más rápida que la de la luz. Experimento

Para llevar a cabo el experimento se necesitaron decisiones totalmente impredecibles y extremadamente rápidas sobre cómo medir las orientaciones o espines de los electrones, explica la nota de prensa de ICFO, recogida por EurekAlert!

Si las medidas hubieran sido predecibles, los electrones podían haber acordado de antemano hacia dónde apuntar, simulando la existencia de comunicaciones cuando realmente no ha habido ninguna. Se trata de un resquicio experimental conocido con el nombre de «loophole» o laguna.

Para evitarlo, el equipo de Delft buscó ayuda en el ICFO, que tiene el equipo que genera los números aleatorios cuánticos más rápidos conocidos.

ICFO diseñó un par de «dados cuánticos» para el experimento: una versión especial de su tecnología que produjo un bit aleatorio extremadamente puro para cada medición realizada en el experimento de Delft.

Los bits se produjeron en unos 100 nanosegundos, el tiempo que tarda la luz en viajar únicamente 30 metros, y por tanto un tiempo insuficiente para que los electrones puedan comunicarse entre sí.

“Los dos laboratorios se separaron una distancia de 1,3 km, de tal manera que la información tardaría unos 400 microsegundos en llegar al otro laboratorio. En este tiempo deben realizarse todas las medidas, si no, el loophole de localidad no se cierra”, explica a Sinc Carlos Abellán, investigador del ICFO y coautor del estudio.

«Delft nos pidió ir más allá de la frontera de los dispositivos de última tecnología en generación de números aleatorios. Nunca antes un experimento ha requerido de números aleatorios tan buenos y en tan poco tiempo», añade.

Además, los científicos tenían que obtener una muestra estadísticamente significativa de correlaciones entre las partículas. Era imprescindible una ratio superior al 75% y se consiguió el 80%, con 245 ensayos exitosos.

Aplicaciones

La tecnología desarrollada para el experimento podrá aplicarse en seguridad de comunicaciones y en informática de alto rendimiento, señala Morgan Mitchell.

Abellán señala que el sector más beneficiado por el estudio es el de la criptografía cuántica: “En los últimos años se está avanzando para que la seguridad se pueda garantizar de manera totalmente independiente al equipamiento que se use. En otras palabras, si el espía que quisiera robar nuestra información fuera el fabricante de nuestro ordenador, no hay nada que este pudiera hacer para hackearnos”.

Precedente

Un experimento publicado este año en Nature Communications, de la Universidad Griffith (Australia), también mostró que la «acción fantasmal a distancia» es real.

Para ello, los investigadores dividieron un fotón entre dos laboratorios, para observar el entrelazamiento de una sola partícula, y demostraron que el colapso de la función de onda (variación abrupta del estado de un sistema después de haber obtenido una medida) es no-local, de modo que se puede detectar allá donde se detecte la partícula. Electrones conectados de forma 'fantasmal' a velocidades 'imposibles' Referencia bibliográfica:

B. Hensen, H. Bernien, A. E. Dréau, A. Reiserer, N. Kalb, M. S. Blok, J. Ruitenberg, R. F. L. Vermeulen, R. N. Schouten, C. Abellán, W. Amaya, V. Pruneri, M. W. Mitchell, M. Markham, D. J. Twitchen, D. Elkouss, S. Wehner, T. H. Taminiau, R. Hanson: Loophole-free Bell inequality violation using electron spins separated by 1.3 kilometres. Nature (2015). DOI: 10.1038/nature15759.

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Una IA es acusada de acoso sexual, incluso a menores de edad 4 junio, 2025
    Las reseñas de los usuarios de Replika, un popular chatbot de IA, informan que habrían sido víctimas de acoso sexual: incluso, algunos de esos usuarios serían menores de edad, según un nuevo estudio.
    Pablo Javier Piacente / T21
  • El ADN ambiental permite rastrear casi cualquier cosa sobre el planeta 4 junio, 2025
    Los investigadores han revelado un nuevo medio para rastrear casi todo, desde vida silvestre a sustancias ilícitas, usando ADN ambiental detectable en el aire a nuestro alrededor. La captura y análisis del ADN ambiental (eDNA) se posiciona como una nueva herramienta revolucionaria para estudiar la biodiversidad y vigilar la salud pública, sin necesidad de interacción […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Revolución en las venas: Japón ensaya una sangre artificial que cambiará la medicina global 4 junio, 2025
    Japón está a punto de reescribir la historia de la medicina transfusional. Científicos de la Universidad Médica de Nara han desarrollado una sangre artificial que no solo es compatible con todos los grupos sanguíneos, sino que puede almacenarse durante dos años a temperatura ambiente, una hazaña que en 2030 podría salvar millones de vidas en […]
    Redacción T21
  • Revelan fuerzas ocultas en la profundidad de los océanos de la Tierra 4 junio, 2025
    Un equipo internacional de científicos utilizó datos satelitales para descubrir poderosos remolinos submarinos, que modifican nuestra comprensión de la dinámica del clima oceánico y muestran que muchos fenómenos de este tipo han sido subestimados hasta hoy.
    Redacción T21
  • La ingeniería entra en una nueva era: Alemania presenta al primer ingeniero IA del mundo 4 junio, 2025
    El primer ingeniero IA del mundo ha nacido en Alemania: integra cuatro agentes de inteligencia artificial, cada uno especializado en una fase del proceso ingenieril, y un científico inteligente especializado en dinámica de fluidos.
    Redacción T21
  • Descubren rastros de una enigmática civilización antigua en Colombia 3 junio, 2025
    Un equipo internacional de investigadores analizó el ADN de 21 conjuntos de restos humanos recolectados de cinco sitios en la meseta del Altiplano, en el centro de Colombia: los registros muestran la existencia de una población antigua, con una genética no relacionada con cualquier descendencia moderna. Se trataría de una civilización que puede haber sido […]
    Pablo Javier Piacente / T21.
  • Crean una tela inteligente que mide constantes vitales mediante el sonido 3 junio, 2025
    Investigadores suizos han desarrollado productos textiles inteligentes que utilizan ondas acústicas en lugar de electrónica para medir el tacto, la presión y el movimiento con precisión. El secreto es el uso de microfibras de vidrio que emiten y recepcionan las señales sonoras.
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Oleada cósmica: cinco asteroides rozan la Tierra en solo cuatro días 3 junio, 2025
    Cinco rocas espaciales pasarán a millones de kilómetros de nuestro planeta en apenas cuatro días, con el 4 de junio como jornada clave. No representan peligro, pero ofrecen una oportunidad única para la ciencia.
    Redacción T21
  • Estados Unidos crea una "máquina del tiempo científica", capaz de condensar en días décadas de investigación 3 junio, 2025
    El próximo superordenador Doudna, que Estados Unidos tendrá operativo en 2026, está diseñado para ser el catalizador de una nueva era de descubrimientos, transformando la forma en que abordamos desde los misterios del cosmos hasta las complejidades de la vida misma.
    EDUARDO MARTÍNEZ DE LA FE/T21
  • Se revela una estructura oculta al borde del Sol 3 junio, 2025
    La atmósfera exterior del Sol, conocida como corona solar, ha revelado recientemente detalles asombrosos gracias a avances en óptica adaptativa y técnicas de observación de alto contraste. Un equipo internacional de científicos ha logrado capturar las imágenes más nítidas hasta la fecha de la corona solar, mostrando fenómenos como las “gotas de lluvia” solares y […]
    Redacción T21