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Un experimento histórico de Delft pone a prueba la famosa frase de
Einstein "Dios no juega a los dados" utilizando "dados" cuánticos hechos
en Barcelona.
Un dispositivo de generadores de números aleatorios desarrollado en el
ICFO - El Instituto de Ciencias Fotónicas, por los grupos de
investigación de los profesores ICREA Morgan W. Mitchell y Valerio
Pruneri, ha demostrado desempeñar un papel fundamental en el experimento
histórico publicado hoy en Nature online por el grupo del Dr. Ronald
Hanson de la Universidad de Tecnología de Delft. Los resultados del
experimento representan la refutación más potente y evidente hasta la
fecha del principio de "realismo local” de Albert Einstein, el cual
postula que el universo obedece a leyes y no al azar, y que no existen
comunicaciones que puedan viajar más rápido que la luz.
Descrito con detalle en la página web del grupo del Dr. Hanson, el
experimento que llevaron a cabo los científicos de Delft consistió en lo
siguiente: primero "entrelazaron" dos electrones atrapados en el
interior de dos cristales de diamante diferentes, y luego midieron las
orientaciones de los electrones. En teoría cuántica la propiedad de
entrelazado o “entanglement” es muy poderosa y a la vez misteriosa:
matemáticamente los dos electrones son descritos por una sola " función
de onda" que sólo especifica si estas partículas están de acuerdo o no,
pero no describe si los spins de las mismas están en una dirección
determinada u otra. En un sentido matemático, pierden sus identidades
individuales. Consecuentemente, el concepto de "realismo local" intenta
explicar el mismo fenómeno con menos misterio, postulando que las
partículas deben estar apuntando en algún lugar, pero simplemente no
sabemos sus direcciones hasta que las medimos. Cuando se midieron los
electrones en el experimento de Delft, se observó que estas partículas
efectivamente aparecen orientadas de forma aleatoria pero, sin embargo,
ambas parecen entenderse muy bien a su vez. Tan bien, de hecho, que es
imposible que hayan tenido orientaciones pre-establecidas o pre-existentes,
tal y como lo reclama la teoría de realismo de Einstein.
Este comportamiento de entendimiento sólo es posible si los electrones
se comunican entre sí, algo muy sorprendente para electrones atrapados
en diferentes diamantes. Pero incluso aquí está la parte más asombrosa:
en el experimento de Delft, los diamantes se encontraban en diferentes
edificios, a 1,3 km de distancia el uno del otro. Las mediciones se
hicieron de forma tan rápida que no hubo ni tiempo para los electrones
pudiesen comunicarse entre sí, ni siquiera con una señal viajando a la
velocidad de la luz. Esto pone en duda la teoría de "realismo local": si
las orientaciones de electrones son reales, los electrones deben de
haberse tenido que comunicar de alguna manera y si se comunicaron, deben
de haberlo hecho más rápido que la velocidad de la luz. No ha salida
alguna, esta observación puesto en duda la teoría de realismo local de
Einstein. O Dios juega "dados" con el Universo, o los spins de los
electrones pueden hablarse entre sí a una velocidad más rápida que la
velocidad de la luz.
Para llevar a cabo este sorprendente experimento se necesitó de
decisiones totalmente impredecibles y extremadamente rápidas sobre cómo
medir las orientaciones o spins de los electrones. Si las medidas
hubieran sido predecibles, los electrones podían haber acordado, de
antemano, hacia dónde apuntar, simulando la existencia de comunicaciones
cuando realmente no ha habido ninguna, un vacío a nivel experimental
conocido con el nombre de “loophole”. Para resolver este aspecto, el
equipo de científicos de Delft buscó ayuda en los investigadores del
Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) de Barcelona. El equipo está
formado por Carlos Abellan, Waldimar Amaya, Valerio Pruneri y Morgan
Mitchell, quienes tienen el récord en haber desarrollado un equipo que
genera los números aleatorios cuánticos más rápidos hasta la fecha.
ICFO diseñó un par de "dados cuánticos" para el experimento: una versión
especial de su tecnología patentada de generación de números aleatorios,
incluyendo electrónica "de extracción aleatoria" extremadamente rápida.
Estos produjeron un bit aleatorio extremadamente puro para cada medición
realizada en el experimento de Delft. Los bits se produjeron en unos 100
ns, el tiempo que tarda la luz en viajar únicamente 30 metros, y por
tanto un tiempo insuficiente para que los electrones puedan comunicarse
entre sí. "Delft nos pidió ir más allá de la frontera de dispositivos de
última tecnología en generación de números aleatorios. Nunca antes un
experimento ha requerido de números aleatorios tan buenos y en tan poco
tiempo. "comenta Carlos Abellán, un estudiante de doctorado en el ICFO y
co-autor del estudio Delft.
Para el equipo del ICFO, la participación en el experimento de Delft ha
sido más que una oportunidad de contribuir al campo de la física
fundamental. El Prof. Morgan Mitchell comenta: "Trabajar en este
experimento nos empujó a desarrollar tecnologías que ahora
definitivamente podemos aplicar para mejorar la seguridad en las
comunicaciones y la informática de alto rendimiento, otras áreas que
requieren de números aleatorios de alta calidad y a una alta velocidad".
Con la ayuda de los generadores de números aleatorios cuánticos del ICFO,
el experimento de Delft ha refutado de forma casi perfecta a la visión
del mundo de Einstein, en la que "nada viaja más rápido que la luz" y
"Dios no juega a los dados". Al menos uno de estos estados debe estar
equivocado. Las leyes que rigen el Universo pueden ser de hecho regidas
por el lanzamiento de dados.
NOTICIA ICFO:
https://www.icfo.eu/newsroom/news2.php…
www.cci-calidad.com |
