El fenómeno de la no localidad cuántica

La paradoja de Einstein-Podolsky-Rosen, denominada «Paradoja EPR», consiste en un experimento mental propuesto por Albert Einstein, Boris Podolsky y Nathan Rosen en 1935.Es relevante históricamente, puesto que pone de manifiesto un problema aparente de la mecánica cuántica, y en las décadas siguientes se dedicaron múltiples esfuerzos a desarrollarla y resolverla.A Einstein (y a muchos otros científicos), la idea del entrelazamiento cuántico le resultaba extremadamente perturbadora. Esta particular característica de la mecánica cuántica permite preparar estados de dos o más partículas en los cuales es imposible obtener información útil sobre el estado total del sistema haciendo sólo mediciones sobre una de las partículas. Por otro lado, en un estado entrelazado, manipulando una de las partículas, se puede modificar el estado total. Es decir, operando sobre una de las partículas se puede modificar el estado de la otra a distancia de manera instantánea. Esto habla de una correlación entre las dos partículas que no tiene contrapartida en el mundo de nuestras experiencias cotidianas.

El experimento planteado por EPR consiste en dos partículas que interactuaron en el pasado y que quedan en un estado entrelazado. Dos observadores reciben cada una de las partículas. Si un observador mide el momento de una de ellas, sabe cuál es el momento de la otra. Si mide la posición, gracias al entrelazamiento cuántico y al principio de incertidumbre, puede saber la posición de la otra partícula de forma instantánea, lo que contradice el sentido común.

La paradoja EPR está en contradicción con la teoría de la relatividad, ya que aparentemente se transmite información de forma instantánea entre las dos partículas.De acuerdo a EPR, esta teoría predice un fenómeno (el de la acción a distancia instantánea) pero no permite hacer predicciones deterministas sobre él; por lo tanto, la mecánica cuántica es una teoría incompleta.

Esta paradoja (aunque, en realidad, es más una crítica que una paradoja), critica dos conceptos cruciales: la no localidad de la mecánica cuántica (es decir, la posibilidad de acción a distancia) y el problema de la medición. En la física clásica, medir un sistema, es poner de manifiesto propiedades que se encontraban presentes en el mismo, es decir, que es una operación determinista. En mecánica cuántica, constituye un error asumir esto último. El sistema va a cambiar de forma incontrolable durante el proceso de medición, y solamente podemos calcular las probabilidades de obtener un resultado u otro.

En 1983, el doctor Alain Aspect ( Instituto de Óptica Teórica de Orsay) informó de un experimento con fotones que violaba las desigualdades de John Bell. Estas desigualdades pretendían demostrar una serie de teorías locales de variables ocultas que eran incompatibles con la mecánica cuántica. Venían a decir que lo que ocurre en un determinado lugar y tiempo sólo podía depender de cosas próximas en el espacio y en el tiempo (paradoja EPR).

Aspect, con su experimento confirmó la no localidad del universo al nivel de las partículas subatómicas. Estas parecen intercambiar información a velocidades superiores a la luz a través de conexiones “misteriosas”. Aunque, realmente lo que ocurre es que dos fotones emitidos al mismo tiempo ( en su experimento) deben considerarse como un único estado cuántico, como una realidad expresada por una única función de onda.

El experimento del Dr. Aspect consistía en medir la polarización de los fotones. Demostró que esta polarización es paralela, es decir, que cuando se miden las polarizaciones de uno de los dos fotones emitidos al mismo tiempo, se obtienen las del otro.Lo que nosotros identificamos como dos realidades diferentes es una sola realidad mientras los dos fotones se encuentren en un estado de entrelazamiento, por otra parte muy difícil de mantener.Es el mismo estado en el que se basa la computación cuántica: el qubit.Si en la computación clasica tenemos dos estados fundamentales diferenciados, el y el .El estado entrelazado es muchísimo más rico y resulta de una mezcla indiferenciable de ambos estados: a+ b. Para entender esa riqueza, podríamos decir que mientras el y el representan los dos polos opuestos de una esfera, el qubit a+ b representa a todos los puntos de la superficie de la esfera.

Einstein y sus colegas Podolski y Rosen se negaban a aceptar la correlación misteriosa entre partículas. Pensaban que debían existir variables ocultas ( todavía no observadas) que distinguirían estos sistemas aparentemente idénticos (paradoja EPR).El experimento de Aspect cerró, para siempre, la vieja paradoja a favor de la mecánica cuántica.

Finalmente, la mecánica cuántica ha cambiado radicalmente la noción que tenemos de la realidad. Algo tan intuitivo como la localidad, al menos en lo que respecta al nivel cuántico, debe considerarse en muchos casos ajena a la realidad.