RSS

El experimento EPR.

10 Jun

El experimento EPR, el primero de los experimentos revolucionarios que demostraron la no localidad de la microesfera de la realidad física, fue planteado por Albert Einstein, junto con sus colaboradores Boris Podolski y Nathan Rosen, en 1935.

Este «experimento mental» (ya que en aquel tiempo no podía comprobarse experimentalmente) requiere que tomemos dos partículas en el denominado estado singlet, en el que sus espines se cancelan uno con otro para tener un espín total cero. Luego, dejamos que las partículas se separen y que viajen una distancia finita. Si podemos entonces medir el espín de ambas partículas, conoceremos ambos estados al mismo tiempo. Einstein creía que esto mostraría que la extraña limitación que especifica el principio de incertidumbre de Heisenberg no era una descripción completa de la realidad física. Cuando se dispuso de aparatos experimentales lo suficientemente sofisticados para que esta posibilidad fuera comprobada, el resultado fue que esto no era exactamente lo que sucedía. Supongamos que medimos el estado de espín de una de las partículas, la partícula A, a lo largo de alguna dirección, digamos que el eje Z (los posibles estados de espín son «up» o «down», a lo largo de los ejes x,y y z. Digamos que nuestras mediciones demuestran que el espín está en la dirección «up». Debido a que los espines de las partículas tienen que cancelarse uno con otro, el espín de la partícula B debe ser, en definitiva, «down». Pero las partículas están alejadas unas de otras, así que este requisito no debería servir.

Pero sí que se cumple. Cada medida que se efectúa sobre una partícula lleva a un resultado complementario en las mediciones de la otra. Parece como si las medidas sobre la partícula A tuvieran un efecto instantáneo sobre B, con la consecuencia de que la función de onda del espín se colapsa en el estado complementario. Las medidas en A no revelan el estado ya establecido de B: realmente producen ese estado. Hay un efecto instantáneo que se propaga de A a B, transportando información precisa de lo que se está midiendo. B «sabe» cuándo se está midiendo a A, qué parámetro y con qué resultado, ya que adquiere su propio estado de acuerdo a esto. Hay una conexión no local que une a A y B, sin importarla distancia que las separe. Los experimentos empíricos realizados en los años 80 por Alain Aspect y sus colaboradores y repetidos en 1997 por Nicolás Gisin mostraron que la velocidad con que el efecto se transmite ea asombrosa: en los experimentos de Aspect, la comunicación entre partículas a doce metros de distancia se realizó a menos de una milmillonésima de segundo, alrededor de veinte veces más rápido que la velocidad de la luz en el espacio vacío, mientras que en el experimento de Gisin partículas separadas una distancia de diez kilómetros parece que se comunicaron 20.000 veces más rápido que la velocidad de la luz, que la teoría de la relatividad suponía que era una barrera de velocidad que no podía traspasarse. Los experimentos demostraron también que la conexión entre las partículas no era transmitida convencionalmente a través de los aparatos de medida, sino que era intrínseca a las partículas en sí. Las partículas estaban «enmarañadas»: su relación no presentaba sensibilidad a la distancia en el espacio ni a la diferencia en el tiempo. Subsiguientes experimentos implicaron a mayor número de partículas a mayores distancias (cuando se estaba escribiendo este libro, hasta distancias de 41 kilómetros), sin que se modificaran estos sorprendentes resultados.

Parece que la separación no divide a las partículas, ya que de otra manera, las medidas sobre una no producirían efecto sobre la otra. Ni siquiera es necesario que las partículas se hayan originado en el mismo estado cuántico, de manera que originalmente formen un sistema. Los experimentos demuestran que dos partículas cualesquiera, ya sean electrones, neutrones o fotones, originadas en diferentes puntos del espacio y del tiempo, si alguna vez se juntan en el mismo sistema de coordenadas, esto ya es suficiente para que se «enmarañen». Las partículas continuarán actuando como parte del mismo sistema cuántico incluso aunque estén separadas.

Los experimentos de teletransportación

Experimentos recientes demuestran que existe una forma de conexión no local conocida como «teletransportación», no sólo entre cuantos individuales sino también entre átomos completos. La teletransportación ha sido experimentalmente probada desde 1997, con respecto al estado cuántico de los fotones en los haces de luz y el estado de los campos magnéticos producidos por nubes de átomos.

En la primavera de 2004 se realizaron experimentos que son ya hitos, diseñados por dos equipos de físicos, unos en el National Institute of Standards, en Colorado y otro en la Universidad de Innsbruck, en Austria, demostrando que el estado cuántico de átomos enteros puede ser teletransportado, transmitiendo los bits cuánticos («qubits») que definen átomos. Los físicos teletransportaron el estado inicial de iones de berilio en el experimento de Colorado, dirigido por M.D. Barrett, y los estados iniciales y metaestables de iones de calcio magnéticamente confinados en el experimento de Innsbruck, dirigido por M, Riebe. Consiguieron la teletransportación con un alto grado de fidelidad (78% en el experimento de Colorado y un 75% en el experimento de Innsbruck) utilizando diferentes técnicas, pero siguiendo el mismo protocolo básico. Primero, dos átomos cargados (iones), etiquetados como A y B, se «enmarañaban», creando un vínculo instantáneo como ocurría en el experimento EPR. Luego se preparaba un tercer átomo P, codificando en él el estado cuántico superpuesto que se quería teletransportar. Luego A, unos de los iones enmarañados, se medía junto con el átomo preparado P. En ese punto, el estado cuántico de B se transformaba: ¡tomaba el estado exacto que estaba codificado en P!

Parecería como si el estado cuántico de P se hubiera «teletransportado» a B. Aunque los experimentos implicaban procedimientos complejos, el proceso real que demostraron es básico y directo. Cuando A y P se medían juntos, la conexión no local preexistente entre A y B creaba una transferencia no local del estado de P a B. De manera similar al experimento EPR, donde una de las dos partículas enmarañadas «informaba» a la otra de su estado medido, en los experimentos de teletransportación, la medida de un par de iones enmarañados junto con un tercer ion codifica el estado de este último en el otro gemelo. Debido a que el proceso destruye el estado cuántico superpuesto de A y lo recrea en P, recuerda a la idea de la ciencia ficción de «transmitir» un objeto de un lugar a otro. Aunque la transmisión de objetos completos (por no mencionar a personas) esta lejos de las posibilidades actuales, pueden entreverse procesos equivalentes a nivel humano. En este «experimento mental» vamos a tomar dos personas emocionalmente cercanas una a otra, digamos que Juan y María, dos jóvenes profundamente enamorados.

Pedimos a una tercera persona, Petra, que se concentre en un pensamiento o en una imagen. Luego, creamos una conexión profunda «transpersonal» entre Juan y Petra, haciéndolos orar o meditar juntos. Si la teletransportación a nivel humano funcionara, en el mismo instante en que Juan y Petra entran en el estado de meditación, el pensamiento o la imagen en que Petra ha estado pensando desaparecerían de su mente y reaparecería en la mente de María. Los experimentos actuales de teletransportación abren unas inmensas posibilidades. Aunque «transmitir» objetos macroscópicos y personas no parece realista en un futuro próximo, podemos aprender a transmitir pensamientos e imágenes, y los físicos deberían ser capaces de encontrar maneras de transmitir qubits no sólo de un átomo a otro, sino entre un número de partículas más grande simultáneamente. Esto sería la base para una nueva generación de ordenadores cuánticos súper rápidos. Cuando un número grande de partículas enmarañadas estén distribuidas a través de la estructura de un ordenador, la «teletransportación cuántica» se espera que pueda crear una transferencia instantánea de información entre ellos sin tener que necesitar que estén cableados e incluso sin que tengan que estar uno cerca de otro. El ordenador cuántico podrá controlarse a distancia, aunque el software remoto tendrá que ser de usar y tirar, ya que en el instante en que la información que contiene aparezca en el ordenador, se desvanecerá de la localización remota.

En palabras de físico Nick Herbert: «la esencia de la no localidad es la acción a distancia sin mediación… Una interacción no local que enlace una localización con otra sin tener que atravesar el espacio, sin decaimiento y sin retraso». Este vínculo, de acuerdo al teórico cuántico Henry Stapp, podría ser el «descubrimiento más profundo de toda la ciencia». A primera vista, la «acción a distancia» es extraña (Einstein la llamó «espeluznante»), pero no es más extraña que muchos otros aspectos del dominio cuántico. Y es un enigma sólo si no somos capaces de reconocer el factor físico que es responsable de ella. Reconocer el factor del mundo real que subyace a la no localidad requiere un nuevo paradigma en las ciencias, ya que la interacción involucrada en la no localidad no es una forma conocida de interacción: no implica el gasto de energía y transciende los límites conocidos hasta hoy en día del espacio y del tiempo. La interacción no local es una interacción «informativa» instantánea y, como analizaremos, es mejor considerarla como la acción de un campo informativo físicamente real: el campo A.

Fuente.

Anuncios
 
Deja un comentario

Publicado por en junio 10, 2015 en Casuística

 

Etiquetas: , , , , , ,

Responder

Por favor, inicia sesión con uno de estos métodos para publicar tu comentario:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s

 
A %d blogueros les gusta esto: