Entrelazamiento
Lección 4 de 23 del curso «Cuántica». Gratis, con animaciones y un test.
Una pareja con un estado para los dos
El entrelazamiento es cuando dos partículas no tienen estados por separado, solo uno compartido. Ejemplo: un par de cúbits donde cada uno solo es 50/50, pero sus respuestas siempre coinciden. Mides el primero y sale 0. El segundo, aunque esté a mil kilómetros, también dará 0. Cada respuesta es aleatoria, pero el vínculo entre ellas es de hierro. El entrelazamiento es el recurso principal de un ordenador cuántico: sin él, los cúbits serían solo un montón de monedas sueltas.
¿Y si solo son calcetines?
El físico Reinhold Bertlmann siempre llevaba calcetines distintos. Ves que el izquierdo es rosa y al instante sabes que el derecho no lo es. Sin magia: eligió los colores por la mañana, tú solo te enteraste. En 1935 Einstein pensaba que con las partículas pasa igual: las respuestas vienen de antemano, y la teoría cuántica está incompleta. Al vínculo instantáneo a distancia lo llamó “acción fantasmal a distancia”. Para saber quién tenía razón hacía falta una prueba ingeniosa. Llegó 30 años después.
La prueba de Bell: la naturaleza contra los calcetines
En 1964 John Bell diseñó una prueba. Dos jugadores reciben cada uno una partícula y una pregunta al azar, sin poder hablar. Si las respuestas vienen de antemano, como los colores de los calcetines, como máximo se gana el 75% de las rondas. Con partículas entrelazadas sale cerca del 85%. Los experimentos mostraron una y otra vez más del 75%, y en 2015 en Delft se cerraron los últimos resquicios. En 2022 Aspect, Clauser y Zeilinger ganaron el Nobel por ellos. Einstein se equivocó: no hay respuestas de antemano.
¿Un mensajero más rápido que la luz? No
Si el vínculo es instantáneo, ¿se pueden enviar mensajes más rápido que la luz? No. Alice mide su partícula y ve 0 y 1 al azar. Bob también ve 0 y 1 al azar. Alice no puede influir en lo que le sale a Bob. Las coincidencias solo se ven al comparar notas, y para eso hace falta un canal normal: una llamada, internet. Así que el entrelazamiento no rompe las reglas de Einstein sobre la velocidad de la luz. Si un reel promete un “mensajero cuántico sin retraso”, es falso.
Entrelazamiento a través del espacio
2017. El satélite chino Micius, a 500 km de altura, envió fotones entrelazados a dos estaciones en montañas de China, a 1203 km una de otra. Los pares mantuvieron su vínculo y la prueba de Bell volvió a pasar. Con el mismo satélite se hizo una videollamada Pekín–Viena con una clave de cifrado creada de forma cuántica. Es la distribución cuántica de claves: si alguien escucha, la medición deja huella y se nota. Bancos y redes estatales de China y Europa ya prueban este tipo de redes.
Ponte a prueba
- Alice midió su partícula y obtuvo 1. ¿Qué obtendrá Bob?
Respuesta correcta: También 1. El par comparte un estado: “las respuestas coinciden”. La distancia no importa: el resultado de Bob coincidirá con el de Alice. - ¿Se puede enviar un mensaje al instante con el entrelazamiento?
Respuesta correcta: No: cada lado por separado ve puro ruido. Alice no controla lo que sale. Las coincidencias solo se ven al comparar notas por un canal normal, que no es más rápido que la luz. - ¿Qué demostraron los experimentos de la prueba de Bell?
Respuesta correcta: Las respuestas no vienen de antemano en las partículas. Con una “chuleta” previa, el máximo es 75% de victorias. Las partículas entrelazadas dan cerca del 85%, y los experimentos lo confirmaron. Por eso fue el Nobel 2022.