Investigación sobre estados cuánticos entrelazados obtiene el Nobel de Física 2022 Copiar al portapapeles

Este año el premio Nobel de Física fue para el francés Alain Aspect, el estadounidense John F. Clauser y el austríaco Anton Zeilinger. El jurado mencionó que el reconocimiento es "por experimentos con protones entrelazados, estableciendo la violación a la desigualdad de Bell y ser pioneros en ciencias de la información cuántica".

En distintos momentos, cada uno de los galardonados realizó experimentos con estados cuánticos entrelazados, en ellos dos partículas funcionan como una sola incluso al ser separadas. Sus resultados abrieron un nuevo campo de investigación para crear tecnología con base en la información cuántica 

Una aplicación cuántica

La mecánica cuántica ya tiene un campo amplio de aplicaciones tecnológicas. Entre ellas están las computadoras cuánticas, las redes cuánticas y la seguridad cuántica para comunicaciones encriptadas. Una parte importante de esta área de aplicaciones tecnológicas es el estado entrelazado. Cuando dos partículas están entrelazadas lo que ocurra a una tendrá efecto sobre la otra, aún cuando se les haya separado.

Por mucho tiempo se consideró la existencia de variables ocultas. En ellas estarían las instrucciones para conducir los experimentos sobre el entrelazamiento. John Stewart Bell propuso en la década de los 60 del siglo XX una formulación matemática al respecto.

La desigualdad de Bell define una correlación que, en caso de existir variables ocultas, define límites para números grandes de mediciones, de esta forma no sería posible exceder ciertos valores. La mecánica cuántica predice que es posible violar esta desigualdad. Aquí es donde han aportado los tres ganadores del Nobel de Física 2022.

John Clauser desarrolló las ideas de Bell a través de experimentos prácticos. Al realizar sus mediciones encontró que había una violación clara de la desigualdad de Bell. Esto descartó  la posibilidad de variables ocultas, por lo que la mecánica cuántica no podía ser reemplazada. Clauser realizó comprobaciones que mantuvieron huecos importantes. Otro de los galardonados este año se encargó de su estudio.

Alain Aspect continuó la exploración de los estados cuánticos entrelazados. Desarrolló una configuración y la usó de forma que fue posible llenar los huecos dejados por su predecesor. Aspect logró cambiar la configuración de medición después que un par entrelazado había dejado a su fuente. De esta forma, la configuración que existía al inicio, no influyó en el resultado.

Anton Zeilinger fue la siguiente pieza importante para el estudio de los estados entrelazados. Recurrió a herramientas refinadas para realizar una larga serie de experimentos alrededor de los estados cuánticos entrelazados. Su grupo de investigación demostró un fenómeno cuántico llamado teletransportación cuántica. En este fenómeno, se altera el estado cuántico de una partícula a partir de la otra cuando ambas están separadas.

Los resultados del trabajo de estos tres investigadores nacidos a mediados del siglo XX ya son una realidad que está transformando la forma de enviar información y este 2022 se les reconoce con uno de los premios más importantes del mundo científico.

"Cada vez es más evidente que está surgiendo un nuevo tipo de tecnología cuántica. Podemos ver que el trabajo de los laureados con estados entrelazados es de gran importancia, incluso más allá de las cuestiones fundamentales sobre la interpretación de la mecánica cuántica", expresó Anders Irbäck, quien fue presidente del Comité de Física del premio Nobel.