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En un chip semiconductor se ha podido medir el efecto de la “acción a distancia” de la mecánica cuántica. Esto es un paso más hacia una computadora cuántica o hacia sistemas de criptografía 100% seguros.
En Mecánica Cuántica no existen partículas sino las funciones de onda de las mismas, que además pueden estar en varios estados posibles. La función de ondas puede incluso contener varios estado a la vez formando lo que se llama una superposición de estados. En ese caso cuando se realiza la medición la función de ondas colapsa hacia uno de los estados posibles.
Si una partícula está en una superposición de dos estados AB, una vez que “medimos la partícula” la función de ondas puede colapsar en el estado A o en el estado B con una probabilidad que supondremos igual. El estado deja de ser indeterminado para pasar a ser determinado.
Según la Mecánica Cuántica se puede tener un estado entrelazo de estados cuánticos, y se puede además conseguir que una superposición de estados viaje en una dirección mientras que el otro lo haga en otra y aun así sigan entrelazados. Como ambos estados están entrelazados lo que le pase a uno le pasará al otro. De este modo si colapsamos uno de ellos colapsamos el otro al instante. Pongamos por caso que tenemos dos partículas entrelazadas, cada una en una superposición de estados AB. Entonces, después de un tiempo de vuelo, se pueden haber separado una distancia enorme (sobre todo si son fotones viajando a la velocidad de la luz). Si Alice, pongamos por caso, recibe uno de estos estados y al medirlo lo colapsará a B, sabrá que Bob (a incluso años luz de distancia) recibe el mismo estado.
Este resultado no gustaba a Albert Einstein porque aparentaba violar la causalidad relativista, ya que parece que una señal viaja de Alice a Bob a mayor velocidad que la de la luz. Esto se conoce como paradoja Einstein-Podolsky-Rosen.
Hace ya tiempo que se demostró que este resultado es real, demostrándose con electrones y fotones volando en el espacio vacío del laboratorio. Incluso algunos han visto una suerte de teletransporte en este efecto, que naturalmente no lo es.
La causalidad relativista no se viola porque este proceso no transmite información de Alice a Bob, de la misma manera que recibir una carta con el contenido “otra carta como esta ha sido mandada a Bob” no transmite información de una persona a la otra.
Ahora usando un chip semiconductor se ha podido ver este efecto usando fotones entrelazados. Esto es un paso más hacia una computadora cuántica o hacia sistemas de criptografía 100% seguros.
Para generar estos estados Andrew Shields deToshiba Research Europe Limited en Cambridge y sus colegas de TREL en University of Cambridge han manufacturado un chip de silicio con un punto cuántico. Estos puntos tienen unos estados cuánticos de energía discretos de manera similar a los de un átomo y pueden ser estimulados a emitir fotones de determinada energía.
El equipo ha encontrado que la precisión en la forma del punto cuántico dictamina si los fotones emitidos están entrelazados o no, y que la forma se puede controlar mediante la aplicación de un campo magnético externo durante su crecimiento (fabricación).
Anteriormente estos estados se habían conseguido con láseres voluminosos y caros. La ventaja ahora es que podemos conseguir lo mismo con un chip de silicio, que siempre es más compacto y barato de fabricar. Con las técnicas habituales de fabricación de los chips se podrían manufacturar cantidades masivas de estos dispositivos.
Referencia: Nature (vol 439, p 179).