Francis en #rosavientos: La espeluznante acción a distancia que detestaba Einstein

Dibujo20151031 1982 CERN John Bell 8206265web

Ya está disponible el audio del podcast de Eureka, mi sección en La Rosa de los Vientos de Onda Cero. Como siempre, una transcripción, unos enlaces y algunas imágenes.

La física cuántica predice que dos electrones pueden entrelazarse de tal modo que el espín de cada electrón es totalmente desconocido, pero los dos están vinculados y dependen el uno del otro. Si se mide el espín de un electrón y se observa hacia arriba, se sabrá al instante que el otro electrón tiene el espín hacia abajo, incluso si está en otra galaxia. Esta “espeluznante acción a distancia” fue algo que detestaba Einstein pues parecía violar su teoría de la relatividad. En 1964 John Bell encontró una forma de ponerla a prueba. Desde la década de 1970 se ha confirmado este fenómeno cuántico, pero siempre con algunos «resquicios» (loopholes). Se publica en Nature una prueba de la idea de Bell sin ningún «resquicio» en una distancia de 1,28 kilómetros. Lo siento por Einstein, pero la Naturaleza es así.

El artículo es B. Hensen et al., «Loophole-free Bell inequality violation using electron spins separated by 1.3 kilometres,» Nature, AOP 21 Oct 2015, doi: 10.1038/nature15759 («Experimental loophole-free violation of a Bell inequality using entangled electron spins separated by 1.3 km,» arXiv:1508.05949 [quant-ph]); nos lo cuenta de forma estupenda Zeeya Merali, «Quantum ‘spookiness’ passes toughest test yet,» Nature News, 27 Aug 2015.

Más información en «Un experimento tipo Bell libre de loopholes,» LCMF, 28 Ago 2015; Daniel Manzano, «El experimento sobre entrelazamiento libre de «loopholes»,»Manzanas Entrelazadas, 03 Sep 2015; Kanijo, «Más pruebas para apoyar la ‘acción fantasmal a distancia’,» Ciencia Kanija, 07 Sep 2015, traducción de Adrian Cho, «More evidence to support quantum theory’s ‘spooky action at a distance’,» Science News, 28 Ago 2015; «Un experimento detecta la acción fantasmagórica que Einstein rechazaba,» Agencia SINC, 22 Oct 2015.

Dibujo20151031 hansonlab tudelft nl ronald bas

Einstein dijo que «Dios no juega a los dados» y Bohr le contestó «Einstein, deja de decir a Dios lo que tiene que hacer». La discusión entre Einstein y Bohr, y otros físicos que defendían la mecánica cuántica, fue muy interesante. ¿En qué quedaron estas discusiones más próximas a la filosofía que a la física? En la mayoría de estas discusiones Einstein se inventaba un experimento mental que, en su opinión, demostraba que la mecánica cuántica no funcionaba. Experimentos mentales elegantes, profundos y muy creativos. Pocos físicos cuánticos eran capaces de encontrar fallos en los argumentos de Einstein. El resultado más famoso de estas discusiones fue la llamada paradoja EPR, por un artículo que Albert Einstein publicó en 1935 junto con Boris Podolski y Nathan Rosen. El argumento EPR demostraba que una teoría cuántica no puede ser local, es decir, en apariencia hay información que se transmite de forma instantánea, a una velocidad mayor que la velocidad de la luz en el vacío. El argumento es el siguiente. Generemos dos fotones en un estado cuántico entrelazado (es decir, para saber el estado del primero hay que saber el del segundo y viceversa) y separémoslos una gran distancia. El medir el estado del primer fotón se sabe de forma instantánea el estado del segundo fotón, incluso si una señal luminosa en el vacío no puede transmitir esta información en la distancia que les separa. En apariencia el proceso es instantáneo. Bohr no fue capaz de responder de forma satisfactoria al argumento EPR, pero parecía que era imposible verificar de forma experimental si la física cuántica tenía razón o si la tenía Einstein. Hasta que un físico norirlandés, John Stewart Bell, propuso en 1964 un experimento para dilucidar la cuestión. Su trabajo consistió en encontrar una expresión matemática, una desigualdad entre los resultados probabilísticos de un experimento, que se cumplía si Einstein tenía razón, pero que se violaba según las leyes de la física cuántica. El primer físico en realizar el experimento de Bell fue el físico francés Alain Aspect en el año 1982. Pero los experimentos cuánticos son muy complicados y el experimento de Aspect, así como otros posteriores, no está libre de ciertos resquicios (en inglés loopholes) que impiden estar seguro al 100% que Einstein estaba equivocado. Ha costado más de 30 años, pero esta semana se ha publicado en la revista Nature lo que aparenta ser el primer experimento de tipo Bell libre de resquicios. El entrelazamiento cuántico entre dos electrones situados en dos laboratorios separados 1,3 km de distancia en el campus de la Universidad Técnica de Delft (Holanda) se ha demostrado fuera de toda duda. Todos los resquicios (loopholes) han sido eliminados. Este trabajo en el que ha participado el Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) de Barcelona se puede considerar la prueba definitiva de la física cuántica, un experimento de Bell sin ningún resquicio conocido.

Dibujo20151031 experiment nature15759-f1

Este experimento cuántico indica que el estado de una partícula se ha transmitido de forma instantánea a otra partícula, lo que parece violar la teoría de la relatividad de Einstein. ¿Se puede decir que este resultado permite transmitir información más rápido que la velocidad de la luz? No, aunque muchas veces se afirma que la física cuántica y la teoría de la relatividad son incompatibles, no es cierto. Aunque la física cuántica afirma que el estado cuántico de dos partículas entrelazadas se puede conocer de forma instantánea tras conocer el estado de una de ellas, también afirma que es imposible transmitir información usando el estado de partículas entrelazadas. La información cuántica se puede transmitir como mucho, igual que la información clásica, a la velocidad de la luz en el vacío. Nunca se puede transmitir información más rápido que lo permitido por la teoría de la relatividad. Este resultado es un teorema matemático de la física cuántica que además ha sido verificado en multitud de experimentos de laboratorio realizados en el último siglo. El estado cuántico entre dos partículas entrelazadas está conectado por lo que se llama un contexto cuántico que, aunque es diferente a un contexto clásico, no permite la transmisión de información. El equipo de científicos dirigido por el profesor Ronald Hanson de la Universidad Técnica de Delft (Holanda) ha demostrado el experimento ideado por Bell para demostrar que Einstein estaba equivocado sin ninguno de los resquicios asociados a este tipo de experimentos que se han documentado en los últimos 30 años. Hasta donde sabemos, los dos electrones entrelazados en espín en sendos cristales de diamante, que se han separado una distancia de 1280 metros en el campus de la universidad de Delft, se comportan exactamente como predice la física cuántica. En contra de las opiniones de Einstein, que pensaba que ambos electrones se tenían que transmitir algún tipo de información entre ellos; al medir el estado de uno de los electrones se predice al 100% el estado del otro electrón, lo que se confirma midiéndolo un poco más tarde, pero con una medición tan rápida que no hay tiempo para que ambos electrones se puedan transmitir ningún tipo información entre sí, ni siquiera con una señal viajando a la velocidad de la luz. Como todos los físicos esperábamos este experimento confirma la física cuántica en contra de las ideas basadas en variables ocultas de Einstein.

Dibujo20151031 quantum cryptography how it works

La gran pregunta que todo el mundo se hace es si este tipo de experimentos tienen alguna utilidad práctica. ¿Para qué se puede usar la tecnología cuántica desarrollada en este experimento? Como es obvio este tipo de trabajos de ciencia básica no se conciben ni diseñan para tener una aplicación práctica inmediata o directa. Sin embargo, el entrelazamiento cuántico es un fenómeno que hoy en día se usa en criptografía cuántica y permite mejorar la seguridad en las comunicaciones ultrasecretas. Un canal de comunicación cuántico es absolutamente seguro, incluso ante ataques mediante ordenadores cuánticos, si se usan protocolos basados en el entrelazamiento. Cualquier intento de observar la información que se transmite por el canal de comunicación implica una destrucción del entrelazamiento de las partículas que se encuentran en ambos extremos de la línea. Por tanto, cualquier intento de desvelar la información transmitida será detectado. La criptografía cuántica es absolutamente segura en el sentido de que con absoluta seguridad se puede saber si existe un espía. Evitar que alguien espíe de alguna forma es imposible, pero la criptografía cuántica garantiza que dicho espía será detectado con un seguridad del 100%. Gracias a ello se puede saber si la información se ha transmitido de forma segura. Ya hay sistemas comerciales de cifrado cuántico, como el de la empresa británica QuinetiQ, especializada en seguridad militar, o el de la empresa suiza ID Quantique. De hecho estos sistemas están siendo usados por algunos bancos suizos y japoneses para proteger las comunicaciones entre algunas de sus sedes. El problema práctico de estos sistemas es que son muy lentos y muy caros, pues requieren un cableado de fibra óptica específico. En el futuro se espera que su coste disminuya, aunque quizás nunca tanto como para que todo el mundo los use de forma masiva.

Dibujo20151030 icfo fresh quantum random number generator

El nuevo experimento ha demostrado sin resquicios que no existen las variables ocultas de Einstein que conectan entre sí la información cuántica de los dos electrones. ¿Cuáles son exactamente los resquicios que tenían experimentos anteriores? Explicar estos experimentos en detalle es complicado. La idea es que las correlaciones cuánticas podrían tener un origen clásico, cierta información clásica que ignoramos pero que es responsable de los fenómenos cuánticos que observamos. Esta información clásica que ignoramos se llaman variables ocultas de Einstein. Para garantizar que estas variables desconocidas no pueden existir hay que cumplir dos requisitos imprescindibles. Por un lado, hay que evitar que ambos electrones se hayan comunicado su estado cuántico de alguna forma en el pasado. Para ello hay que modificar el estado de uno de los electrones completamente al azar. Parece fácil generar un número aleatorio, basta tirar un dado y ver el resultado, pero en la práctica es muy difícil ya que hay que realizar este proceso de la forma más rápida posible. El equipo de científicos de la Universidad de Delft buscó ayuda en los investigadores del Instituto de Ciencias Fotónicas de Barcelona que han desarrollado el equipo que genera los números aleatorios cuánticos más rápido hasta la fecha. El récord del generador de números cuánticos aleatorios más rápido del mundo es español. En el Instituto de Ciencias Fotónicas de Barcelona se diseñaron un par de «dados cuánticos» que producen un bit aleatorio extremadamente puro cada 100 nanosegundos, el tiempo que tarda la luz en viajar unos 30 metros. Gracias a este récord español se puede garantizar que al modificar el estado de un electrón sin alterar el estado del otro no hay ninguna posibilidad de que los valores de las variables ocultas que podrían estar asociadas a dicho estado cuántico sean comunicadas (ni a la velcocidad de la luz en el vacío) al otro electrón que se encuentra a casi 1,3 km de distancia. Y por otro lado, está el problema de la eficacia de los detectores. Las medidas cuánticas del estado de un electrón son complicadas y están sujetas a muchos errores estadísticos y sistemáticos. En dichos errores se podrían ocultar correlaciones clásicas entre ambos electrones. Para demostrar de forma indiscutible la violación de las desigualdades de Bell es necesario que el número de experimentos exitosos sea superior al 75%. Parece fácil, pero algunos experimentos anteriores no lo habían logrado. El nuevo experimento ha superado el 80% gracias a 245 ensayos exitosos. Hay otros detalles técnicos relevantes, pero sin entrar en ellos, lo que está claro es que para todos los físicos hasta el momento el nuevo experimento es sin lugar a dudas una demostración definitiva de la mecánica cuántica.

Dibujo20151031 Alain Aspect  John Clauser  Anton Zeilinger

Un resultado tan importante nos hace pensar en un Premio Nobel en este campo en los próximos años. ¿Quiénes crees que podrían recibir dicho galardón? Sin lugar a dudas habrá un Premio Nobel de Física en este campo gracias a este último trabajo. Quizás en menos de un lustro, el físico francés Alain Aspect, uno de los candidatos al Nobel más firmes de los últimas décadas acabará obteniendo tan preciado galardón. Junto a Aspect también podrían recibirlo otros físicos que han realizado experimentos de tipo Bell, quien falleció en 1990 y por tanto no puede recibir el galardón por su trabajo teórico. Yo destacaría el físico estadounidense John Clauser y el físico austríaco Anton Zeilinger. Los tres podrían recibir el premio Nobel de Fïsica por sus experimentos que han demostrado que la física cuántica muestra esa «espeluznante acción a distancia» que tanto desagradaba a Einstein. Ya ganaron el premio Wolf en el año 2010 y el nuevo experimento publicado en la revista Nature parece el empujón final que necesitaban estos tres físicos para acabar alcanzando la gloria del premio Nobel. Sin lugar a dudas lo merecen y sin lugar a dudas la razón por la que no lo habían recibido hasta ahora era que los experimentos tipo Bell tenían resquicios. Eliminados estos resquicios la alfombra roja ya está puesta a sus pies. El entrelazamiento cuántico es un fenómeno físico fundamental para los futuros computadores cuánticos y para todos los sistemas de tratamiento cuántico de la información, tanto en telecomunicaciones como en criptografía. El trabajo teórico de Bell mostró qué había que hacer para demostrar mediante experimentos que Einstein estaba equivocado en sus opiniones sobre la física cuántica y darle a Bohr la razón. Todos los físicos estamos esperando que dicho trabajo sea galardonado con el premio Nobel.



26 Comentarios

  1. Una aclaración:
    Los resultados de estos experimentos indican que una de estas dos condiciones no puede cumplirse en la naturaleza:
    1-Realismo. Existen unas variables ocultas que toman en todo momento valores bien definidos, de tal forma que esos valores determinan lo que se va a medir.
    2.-Localidad. Hay una velocidad máxima de propagación de las interacciones (300000km/s), con lo que es imposible una acción instantánea a distancia.
    La mecánica cuántica es capaz de predecir el resultado de estos experimentos porque no es realista. En ella las magnitudes no siempre toman valores bien definidos antes de ser medidas, puesto que no son propiedades del sistema cuántico solamente, sino que son propiedades del conjunto sistema cuántico + aparato de medida en el momento en que la medida se lleva a cabo. No se puede decir que un fotón del par entrelazado, al ser medida su polarización, le mande una señal al otro fotón para cambiarle la polarización, porque ambas polarizaciones no toman valores bien definidos antes de producirse la medición. Esto significa que en mecánica cuántica NO HAY ACCIONES INSTANTÁNEAS A DISTANCIA.
    En lo que se equivocó el pobre Einstein no es en afirmar que no las hay (ya que es verdad que no las hay, en eso tenía razón). Einstein se equivocó en suponer que la naturaleza es realista, ya que el prejuicio filosófico que tenemos todos nos lleva a pensar que las magnitudes deberían tener siempre valores bien definidos independientemente de que sean medidas o no. Resulta que no es así. Es el realismo la condición que hay que abandonar (por eso dice Francis que tenemos que descartar las variables ocultas) y, por eso, la condición de localidad se salva.
    La correlación observada no tiene nada de misteriosa, ya que ambos fotones estuvieron juntos en el pasado.
    Por eso Francis dice que la mecánica cuántica es totalmente compatible con la relatividad especial (uno de cuyos postulados es la localidad) y, de hecho, hoy en día la teoría cuántica de campos relativista (también llamada Local Quantum Field Theory) es la base de toda la física de partículas.
    Hay que tener cuidado en aclarar estas cosas. El pobre Lubos está desesperado por toda la cantidad de gente que, incorrectamente, habla de acciones fantasmales a distancia. Aunque las formas le pierden, estaría bien que en esto le hiciéramos caso, porque tiene razón:
    http://motls.blogspot.com.es/2015/06/locality-nonlocality-and-anti-quantum.html
    En español, los artículos de Guillermo García Alcaide, de la UCM, también aclaran este punto.
    La alternativa a la mecánica cuántica sería forzar que el realismo se cumpliera (opción filosóficamente más atractiva) y cargarnos la localidad, es decir, suponer que hay variables ocultas no locales, que interaccionan a distancia instantáneamente, con lo que, aunque ganamos filosofía, perdemos mucha física, en concreto la física de los últimos 90 años. Habría que construirla toda de nuevo. Hay intentos, pero ahora mismo son 4 bloques de Lego mal puestos al lado de la majestuosa catedral que es la física de los últimos 90 años. Y el único motivo para cambiar esa catedral por esos 4 bloques de Lego es el prejuicio filosófico de que el mundo tenga que ser realista. No compensa.

    1. Sergio:
      Me ha gustado la analogía con 4 bloques de LEGO y una catedral XD.

      Una pregunta para los lectores de este blog: ¿Alguien ha leído algo sobre el trabajo reciente de `t Hooft sobre mecánica cuántica?, ¿Alguien tiene alguna opinión formada?

      En concreto me refiero a su idea de autómatas celulares y semejantes: http://arxiv.org/find/quant-ph/1/au:+Hooft_G/0/1/0/all/0/1

      `t Hooft parece estar invirtiendo mucho tiempo en postular que hay una estructura clásica y determinista de la cual emerge la mecánica cuántica, por supuesto he leído de Molt y Woit que son delirios pero me parece interesante que una mente como la suya esté pensando en este tipo de cosas.

      Comentarios:

      1.-Saliéndonos de la línea de las discusiones de Einstein y Bohr, es fascinante todo el trabajo que se está desarrollando entorno a las relaciones entre la teoría de la información y la mecánica cuántica ¿Es posible deducir esta a partir de la teoría de la información?, es increíble también que esto tenga repercusiones en gravedad cuántica (AMPSS, ER=EPR, holografía etc.)

      2.-Hace unos días estuve una conferencia de B. Zwiebach sobre como se modifica la acción de Einstein-Hilbert en teoría de campos de cuerdas (curiosamente aparecen acoplos escalares tipo Brans-Dicke, torsión, sumandos de la serie de Lanczos -Lovelock como si todos las extensiones de GR estuviesen presentes de modo sutil), la gravedad de Einstein se ve modificada en este punto como teoría efectiva, ahora, es de preguntarse: ¿Teoría de cuerdas puede inducir modificaciones de la mecánica cuántica?. A final de cuentas cuerdas es un marco que generaliza la teoría cuántica de campos y tal vez es posible entenderla en el contexto de la teoría de la información (es algo que t` Hooft ha explorado en sus últimos papers).

      3.-Siguiendo con cuerdas: ¿La teoría de campos de cuerdas es una teoría de campos local? yo desconozco la respuesta pero no es obvio, de hecho pienso (tal vez erróneamente) que la no localidad de la interacción cuerda+cuerda es el origen de la finitud de la teoría ¿En que sentido cuerdas sería una teoría de campos no-local?, ¿qué nuevas correlaciones aparecerían en este contexto?, ¿Será algo importante (y suficiente) para la resolución de la paradoja AMPSS?

      1. Interesantes tus comentarios Ramiro. Personalmente no creo que haya una estructura clásica de la cual emerge la MC todo parece indiciar que la naturaleza es en su estado más fundamental cuántica. Lo que está claro es que, como indicas, las paradojas de la información en BH y todos los estudios relacionados (paradoja AMPSS, ADS/CFT en BH, etc) son en la actualidad uno de los temas más apasionantes y prometedores de la Física. Parece que los objetos más extraños del Universo (los BH) pueden esconder la respuesta a los misterios más grandes de la Física. Por cierto ¿que pasó con el «prometido» paper de Hawking? ¿Alguien sabe algo?
        Yo ahora estoy leyendo algunos artículos sobre ADS/CFT en BH. Si consideramos un BH como un espacio ADS entonces la gravedad y la 3ª dimensión interior emergen como consecuencia de interacciones fuertes de quarks y gluones (cuerdas en realidad) en el horizonte 2D del espacio ADS. Es decir, el AN está hecho de cuerdas que viven en la superficie y que interactuan fuertemente. ¡ La interacción entre estas cuerdas «crea» una dimensión espacial y la gravedad ! El hecho de que los Físicos hayan podido «contar» los microestados de estas partículas y que estos coincidan con la entropía calculada por Bekenstein-Hawking es un tremendo logro de cuerdas y dualidades y una prueba importante de su validez. En nuestro Universo DS no sabemos donde poner el «holograma» ya que no hay una frontera definida pero uno no puede evitar especular que la métrica del espacio-tiempo (la curvatura o sea la gravedad) esté codificada en forma de cuerdas que interactúan en una dimensión superior y que definen en cada punto la forma del espacio-tiempo. Esto por supuesto es solo una especulación salvaje mía.
        Lo importante es que estos estudios prometen algo impensable hace algunos años: que podamos conocer la naturaleza del espacio-tiempo en nuestro periodo de vida. ¿Alguien sigue pensando que la Física es aburrida?

    2. Hola Sergio! yo tenia entendido que aun entre los fisicos no hay consenso sobre si hay o no «accion a distancia», porque todo depende de la interpretacion de la mecanica cuantica que resulte ser la correcta.
      Si por ejemplo crees en universos paralelos (https://en.wikipedia.org/wiki/Many-worlds_interpretation, sin duda la interpretacion mas sencilla) entonces no hay accion a distancia.
      Si en cambio crees en teorias con variables ocultas (que por el experimento de Bell sabemos que deben ser no-locales, como por ejemplo https://en.wikipedia.org/wiki/De_Broglie%E2%80%93Bohm_theory) entonces si hay accion a distancia.
      Esto es asi?

      1. Diego, no te confundas. Las interpretaciones son metafísica y todas deben dar lugar a la misma física (si no es así, no se pueden llamar interpretaciones). Una interpretación es una manera de entender con la «intuición clásica» la física cuántica. ¿Por qué es necesario dicho entendimiento? La mayoría de los físicos opinan que no es necesario y que se trata de una cuestión metafísica obsoleta. Sin embargo, hay algunas (pocas) excepciones.

        Saludos
        Francis

  2. Hola Francis, en teoría, ¿sería posible que todas las partículas del universo estuvieran entrelazadas cuánticamente?

    Me refiero a que el entrelazamiento cuántico es posible entre dos o más partículas y, llevado al extremo «más extremo», podría extenderse a todo el universo de partículas.

    ¿Qué consecuencias tendría esto?

    Saludos

  3. Lo que me deja tranquilo es que «nunca se puede transmitir información más rápido que lo permitido por la teoría de la relatividad», eso me deja en un solipsismo en que todo lo observable pertenece a un pasado inalcanzable y la imposibilidad de asumir una realidad presente fuera de mi entorno cotidiano.

  4. Buenos días,

    Soy un aficionado a leer el blog de Francis, pero no tengo formación en físicas, por eso no entiendo muchas de las cosas que escribe.
    Disculpadme si digo alguna burrada que os ofenda, pero me surge una duda del artículo leído.
    Supongamos que separamos dos fotones entrelazados entre la tierra y marte. En el de la tierra ponemos a alguien que ha de responder de manera positiva o negativa ante un suceso que va a pasar en la propia Tierra. Sobre ese suceso, la persona que está en Marte, no sabe nada, a priori, del resultado del mismo. Llegan a un acuerdo, si el espín del fotón de Marte cambia, la respuesta al suceso es positiva, pero si no cambia en un determinado momento, pactado previamente, la respuesta es negativa. La persona de la Tierra, modificará, o no, el espín, en función de una u otra respuesta y el observador de Marte, verá de manera instantánea si el espín se modifica o no, dando respuesta al suceso.
    Esto no sería transmitir información al observador situado en Marte a una velocidad superior a la de la luz? No violaría el principio de localidad?
    Por lo que he leído, la respuesta a estas dos preguntas es negativa, pero no entiendo el por qué, ya que con el cambio de espín entre los dos fotones entrelazados, se está dando una respuesta al observador de Marte de manera instantánea.
    Repito, disculpad si se os ponen los pelos de punta ante mi pregunta, pero mi formación en física es muy escasa y me ha surgido esta duda.
    Agradecería que alguien me pudiera aclarar mi duda.

    Saludos.

    1. No, Nes, no viola la relatividad porque el resultado de medir un fotón en la Tierra depende del eje de medida que se use; si dicho eje no coincide exactamente con el usado en Marte, no hay ninguna manera de saber si el resultado es aleatorio (los ejes no coinciden) o está fijado por una medida en Marte (por puro azar los ejes han coincidido). No se puede decidir estas cuestiones por acuerdo previo entre la Tierra y Marte, porque si fuera posible el resultado sería el predicho por una teoría clásica (las probabilidades verificarían la desigualdad de Bell, en lugar de violarla).

      En física cuántica las propiedades no está «fijadas» en los sistemas cuánticos, es decir, la física cuántica no es realista. El libro de John Bell «lo decible y lo indecible en mecánica cuántica» lo explica bastante bien. Pero aquí en un comentario es difícil resumir un libro en unos pocos párrafos.

      En física cuántica las cosas no son blancas o negras, como en física clásica. Si quiero medir la blancura puede saber si el sistema es blanco o no es blanco, y si quiero medir la negrura puedo saber si es negro o no es negro, pero el sistema nunca es o blanco o negro, como en física clásica, el estado (observable) del sistema depende de lo que yo quiera medir (preparación del sistema de medida). En la práctica, no es tan fácil como medir blancura o medir negrura, sino que se puede medir cualquier grado de color; un experimento en Marte elige un grado de color (sea cierta rojez) y debe transmitir dicha información a la Tierra para que aquí se pueda preparar un experimento para medir dicha rojez (no vale quedar de antemano, porque los grados de color de la rojez son muy variados y para que el entrelazamiento se observe (sin resquicios) debe ser exactamente el mismo. Repito, si se puede elegir de antemano el grado de rojez entonces no se viola la desigualdad de Bell y entonces no existe entrelazamiento (aunque haya correlación clásica) y no se puede «interpretar como efecto instantáneo».

      En resumen, la única manera de usar el entrelazamiento cuántico para transmitir información es transmitir información clásica con todos los detalles de la medida y esto está limitado por la relatividad, luego el entrelazamiento también lo está.

      Saludos
      Francis

  5. Excelente artículo, una gozada leer esta gran noticia. Muchas gracias Francis. Este Hanson me suena que ya había hecho algunos experimentos muy interesantes con qbits hace no mucho. Bravo por él y su equipo. Esperemos que otros físicos experimentales confirmen el resultado y la validez de la ausencia de loopholes. A Einstein le hubiera gustado vivir para verlo… o tal vez no ! 🙂

    SalU2

  6. Aunque sea una simplificación del problema, a mi me gusta el ejemplo de los calcetines de Bertlmann. Más o menos dice así:
    Bertlmann siempre lleva un calcetín rosa y uno verde. Si un día ves que en el pie izquierdo tiene un calcetín verde, automáticamente sabes que el otro calcetín es rosa. Es más, aunque te llevaras el calcetín del pie izquierdo en una caja cerrada hasta la luna y allí la abrieras, podrías saber de que color es el otro calcetín en la tierra. Podemos decir que estos dos calcetines están entrelazados… ¡Y sin violar para nada la relatividad especial!

    Esta analogía tiene algunos puntos flacos, pero al menos muestra que es posible entrelazar algo sin ir romper la velocidad de la luz!

    Saludos,

    PD: como siempre fantástica entrada!

  7. El ejemplo de los calcetines sería más aproximado si uno de ellos fuera a veces rosa y a veces verde. En cambio el otro a veces verde y a veces rosa. Y cuanto miras uno cualquiera de ellos se queda permanentemente de un color y el otro del complementario.

    Si metes uno en una caja, lo mandas a la Luna, lo miras y resulta ser verde, sabes inmediatamente que el de la Tierra a partir de ahora es rosa permanente. ¿Cómo se consigue esto sin transmisión instantánea de información, por muy inútil que sea?

    El experimento daría el mismo resultado existiera o no el color antes de mirarlo. ¿Que tiene que ver entonces este experimento con el realismo?

    Los calcetines eran verde y/o rosa antes de mirarlos ¿Cómo lo sabemos?

    Gracias por el artículo Francis. Saludos cordiales.

    1. El nivel avanzado del experimento de los calcetines sería que los dos van oscilando de rosa a verde en fases opuestas.
      Aún así, nunca llegará a ser un experimento cuántico.

  8. El problema es que jugamos con las palabras («interpretamos»), y eso no tiene sentido hablando de expresiones matemáticas. En cierto modo, la mecánica cuántica es estrictamente determinista, muchísimo más que la clásica, porque dice lo que puede ser y lo que no puede ser, si algo puede ser, será (o no), y si no puede ser no será, nunca, jamás. La mecánica clásica no tiene semejante profundidad ni la ha tenido nunca. Lo que pasa es que la MC juega con probabilidades, porque el universo es así, y la deformación ideológica de la newtoniana la hace predeterminista (más que determinista). En general, tanto la cuántica como la newtoniana te certifican que si vas a 200 km/h y estás a 1 cm de la pared, te estampas sí o sí, pero a la hora de hacer filosofía (e ideología) obviamente las deturpaciones son muy diferentes.

    Yo creo que es una pérdida de tiempo «interpretar» las cosas más allá de asumir cómo funcionan. Lo que más nos asombra de la ciencia no es exactamente el cuadro del Cosmos tal y como es, sino cómo aplasta todos nuestros prejuicios uno detrás de otro (en el sentido de ser eso: analogías absurdas escaladas que no tienen correlación con la realidad). Gould en realidad no da un cuadro de la evolución, ese cuadro sale espontáneamente ya si quieres de Lamarck (sí, sí), lo que simplemente se limita es a apuntar que nuestros calzadores ya no pueden sostenerse con el estado actual del conocimiento.

    La MC es lo mismo, simplemente ha demolido una serie de prejuicios culturales profundamente arraigados, pero no creo que realmente estemos en condiciones de sacar ningún tipo de filosofía, ni realmente creo que se pueda ni se haya podido nunca. Otra cosa es que nos guste hacer este tipo de «pérdidas de tiempo» o que realmente tengamos una necesidad cultural, porque evidentemente la física da vértigo (como otras muchas disciplinas), y si no te lo da es que no estás entendiendo nada.

  9. Si se trata de hacer analogía los calcetines no tendrían color alguno, y es sólo cuando uno de los calcetines decide mostrar la característica color verde, su compañero instantáneamente no tiene otra opción que mostrar la característica color rosa. Pura cuestión matemática y tal y como se expone en el inicio de este artículo . Este tema ha sido mil veces discutido. Por lo que una de dos, o especulamos que pudiera darse una inflación del espacio para el modo de la característica espín que describe a la partícula cuantica entre dos de ellas entrelazadas o muchos de los problemas de la fisica cuantica obligan a hipotetizar la existencia de dimensiones extra del espacio.

    Galerna 5 septiembre, 2015
    Voy a ser tremendamente audaz y me voy a lanzar sin red en tu espacio, por lo que pido disculpas por anticipado a la emisión de mi comentario.
    Respecto del entrelazamiento cuántico, las matemáticas son claras, pero se necesita este anticipo que parece bien encaminado a la demostración de este principio de Bell y de ser así, la siguiente pregunta será por qué la realidad se comporta tal y como lo hace y permite esta paradoja de la información, reconocida por Einstein como “acción fantasmal a distancia”, o lo que es lo mismo, sin que medie fuerza o interacción local alguna. Y claro, en este paso siguiente cada vez cobra más evidencia que muchos de los interrogantes matemáticos en que se fundamenta la Cuántica y, en ella a su vez, una gran parte de nuestra tecnología actual encuentra una satisfacción en la introducción de dimensiones extra. Así una dimensión extra del espacio cabría dar sentido a la no localidad y explicación de este rompecabezas del entrelazamiento de un par de partículas.
    Hasta el momento ha sido sensato ir con prudencia y relegar toda explicación en alusión a otras Dimensiones, por entrar dentro del capítulo de “ideas indemostrables”‘, mantenidas fuera del objeto del quehacer científico.
    Sin embargo, quizá estemos dando algún paso certero a su demostración. Me refiero a la constatada sopa primigenia de quarks y gluones en los grandes colisionadores de hadrones, me refiero a la reciente entrada de de la constatación de formación en pentaquark y las discusiones apasionantes al respecto en este y otros blogs, me refiero a cierto regocijo de estar tocando indirectamente algo que cobraba sentido sobre los primeros instantes del nacimiento del universo cuando ni tan siquiera se habían formado los protones, neutrones ni la materia conocida, en un estado de calor y densidad en la singularidad y fuera del alcance de la relatividad y de la cuantica. Pues bien, del análisis de datos de este comportamiento de la sopa de quarks y gluones que por brevísimos instantes se constata en los grandes colisionadores, incluso en las colisiones de iones pesados, de átomos de plomo, de oro, cuyos protones literalmente se derriten, se esté en la antesala de dar un cambio de paradigma a nuestro conocimiento de la realidad por anunciar la existencia de otra dimensión extra del espacio como condición necesaria.

    https://francis.naukas.com/2015/08/28/un-experimento-tipo-bell-libre-de-loopholes/

  10. SIn duda, las partículas han quedado enlazadas de una manera tal que lo que hace una afecta a ala otra, transmitiendo eso mas rápido que la luz, al instante. Recorre de inmediato el tejido del espacio-tiempo

    1. Robert, no hay efecto que se transmita más rápido que la luz en el vacío y mucho menos al instante. Se trata de correlaciones espaciotemporales previas, pero siendo contextuales no tienen un modelo de variables ocultas subyacente. Quizás sea difícil entender las cosas como son, pero hay que hacer un esfuerzo para entenderlas.

  11. No entiendo mucho de física cuántica pero quiero preguntar algo en base a lo que leí.
    No habría entonces una transmisión instantánea de información entre los dos fotones no a la velocidad de la Luz en el vacío no mucho menos más rápido que está. Y en este sentido Einstein tenía razón, pero en lo que no tenía razón es en qué dentro del universo de la mecánica cuántica el cambio efectuado en un fotón entrelazado con otro que está ahora a la distancia, provoca el cambio de este último, pero mi pregunta es: esto sería así no porque se transmita algún tipo de información, ya que se ha probado que no es así, sino porque se trata de un todo que aunque ahora separado, sigue siendo un todo entrelazado, lo cual implica que al modificar algo en A lo modifico en forma simultánea en B?
    Entendí bien?
    Gracias
    Nancy

    1. Nancy, entendiste mal; muchas veces se divulga mal este asunto. Las correlaciones cuánticas no locales son como el ruido, no permiten transmitir información. No sabemos qué medidas dan un resultado aleatorio (A y B no se influyen nada, y coinciden por pura casualidad) y cuáles dan un resultado correlacionado (A y B se influyen modificando su estado de forma simultánea). Para decidir cómo interpretar cada medida es necesario recibir información clásica que aclare si en dicha medida se espera un resultado aletaorio, o se espera un resultado correlacionado. Se suele omitir en mucha divulgación este importante punto y quizás de ahí tu confusión.

Deja un comentario

Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 1 noviembre, 2015
Categoría(s): ✓ Ciencia • Física • Mecánica Cuántica • Nature • Noticias • Physics • Science
Etiqueta(s): ,