Un experimento cuántico en el que participaron voluntarios para generar números aleatorios consigue cerrar una laguna sobre el no realismo local de la Mecánica Cuántica.
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El entrelazamiento cuántico es una de propiedades más sorprendentes de la Mecánica Cuántica (MC). Una sistema cuántico de dos partículas se puede preparar para que dichas partículas estén correlacionadas, de tal modo que el colapso de estado de una de ellas determine el estado colapsado de la otra.
Las partículas puede ser, por ejemplo, electrones o fotones y la propiedad a medir el spin o la polarización respectivamente.
Lo más sorprende es que el fenómeno parece instantáneo, pues no depende de la distancia que separe las partículas. Se pueden lanzar dos fotones correlacionados en sentidos opuestos y esperar a que cada uno esté en lados diferentes de la galaxia. Cuando se haga una medición del estado de polarización de una de ellas y colapse su estado a un estado concreto, entonces el estado de la otra queda determinado. Aunque el fenómeno no sirve para enviar información a mayor velocidad que la luz, da la impresión de que existe una acción a distancia instantánea.
La idea del entrelazamiento data de 1935 y en esa época fue muy polémico porque algunos físicos teóricos creían que la MC no era una teoría completa, que era una mera estadística de una teoría clásica por conocer. Sería una teoría con variables ocultas y estas cosas raras sería fruto de esta naturaleza.
Especialmente en contra de la MC se posicionó Einstein, que junto a Boris Podolsky y Nathan Rosen, dieron nombre a la paradoja EPR, a la posibilidad de determinar el estado de la partícula entrelaza a distancia explicada antes. Este fenómeno no puede ocurrir en un mundo regido por la física clásica.
En 1964 John Bell propuso unos límites teóricos que permitirían calcular el límite superior a cómo de fuertes debían ser la correlaciones si estuvieran causadas por una física clásica por descubrir. A esta propuesta se les denomina desigualdades de Bell.
Se pueden poner a prueba experimentalmente las desigualdades de Bell de tal modo que se puede descartar una explicación clásica del fenómeno de la correlación.
Desde hace ya varias décadas se han realizado este tipo de experimentos y se ha podido ver que las desigualdades de Bell son violadas y que, por tanto, las partículas correlacionadas lo están mucho más fuertemente que lo que la física clásica diría. Por tanto, la correlación cuántica viola el realismo local.
Pero las cosas no son tan sencillas. Para poder negar totalmente las desigualdades de Bell, hay que hacerlo en todos los casos posibles y en las disposiciones experimentales solían quedar lagunas que cubrir.
Algunas de estas lagunas se han conseguido cerrar en los últimos años y la última parece que se ha cerrado recientemente gracias a la colaboración de videojugadores online: la laguna de la libertad de elección. Esto ha permito poner a prueba el entrelazamiento cuántico gracias a los números verdaderamente aleatorios suministrados por estos jugadores y sus 100.000 ordenadores a lo largo de todo el mundo.
Los números aleatorios así obtenidos se basan en las elecciones realizadas por los jugadores durante el juego y no son como los números pseudo-aleatorios proporcionados por programas de software (generador de números pseudoaleatorios), que siempre son deterministas.
Este tipo de experimentos suelen considerar un gran número de pares de partículas correlacionadas para así tener una buena estadística. Sobre las partículas se realizan mediciones que colapsan sus funciones de onda, por ejemplo, con polarizadores que permitan ver si su estado de polarización es horizontal o vertical.
No puede haber ninguna correlación inherente en cómo se decide la elección de polarización a medir. A la incapacidad de descartar totalmente la existencia de estas correlaciones en un experimento de este tipo se le denomina laguna de libertad de elección.
Esta laguna se puede cerrar si la elección es realizada por humanos en lugar de por un generador de números pseudo-aleatorios.
En este caso, un grupo internacional de investigadores invitó a voluntarios de todo el mundo para que jugasen a un videojuego denominado The Big Bell Quest y que se creó ex proceso. El juego obligaba a los jugadores a presionar al azar las teclas de 0 de 1. En noviembre de 2016 más de 97 millones de bits de información alimentaron 13 experimentos distintos para poner a prueba las desigualdades de Bell. En ellos se usaron cierta variedad en las partículas y sistemas usados, que incluyeron desde fotones, pasando por átomos y hasta dispositivos superconductores.
Además de cerrar esta laguna de la libertad de elección, los investigadores mostraron que los números aleatorios pueden ser obtenidos rápidamente de un gran número de personas.
Sin duda el estudio representa un buen resultado, una vez más, en la confirmación de la no localidad de la MC y de la correlación cuántica, algo que incluso se viene usando desde hace tiempo en los prototipos de computación cuántica.
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Fuentes y referencias:
Artículo original. [2]
Foto: Wikimedia Commons.