ENTRELAZAMIENTO

ENTRELAZAMIENTO

Dos de las preguntas realmente difíciles de responder de toda la Física son las suigientes: ¿Qué significa el entrelazamiento cuántico? ¿Qué nos dice acerca del mundo y acerca de la naturaleza del espacio y del tiempo? El entrelazamiento destroza todas nuestras concepciones acerca del mundo desarrolladas a través de nuestra experiencia sensorial. Tales nociones de la realidad están tan arraigadas en nuestra psique que incluso el mayor físico del siglo XX, Albert Einstein, fue inducido por esas nociones cotidianas al error de creer que la mecánica cuántica era «incompleta» porque no incluía elementos que él estaba seguro de que habían de ser reales.

Einstein creía que lo que sucede en un lugar no podía estar ligado directa e instantáneamente con lo que sucede en un lugar diferente. Para entender el entrelazamiento y otros fenómenos cuánticos (o incluso simplemente para aceptar su validez), debemos primero admitir que nuestras concepciones de la realidad en el Universo son inadecuadas. El entrelazamiento nos enseña que la experiencia cotidiana no nos equipa con la capacidad de comprender lo que sucede a escala microscópica, de la cual no tenemos experiencia directa. Greenstein y Zajonc, en "El desafío cuántico", proporcionan un ejemplo que demuestra esta idea.

Una pelota de tenis lanzada contra una pared con dos ventanas no puede salir de la habitación pasando por ambas ventanas a la vez. Eso es algo que cualquier niño sabe intuitivamente. Y, sin embargo, un electrón, un neutrón e incluso un átomo, cuando encuentran una barrera con dos rendijas en ella pasarán por ambas a la vez. La teoría cuántica destruye la noción de causalidad así como la de imposibilidad de estar en varios sitios al mismo tiempo. La idea de superposición, de «hallarse en dos lugares al mismo tiempo», está relacionada con el fenómeno del entrelazamiento. Pero el entrelazamiento es incluso más espectacular, pues destruye nuestra noción de que la separación espacial tiene sentido. El entrelazamiento puede describirse como un principio de superposición que involucra a dos o más partículas; es una superposición de los estados de dos o más partículas, consideradas como un sistema. La separación espacial tal como la conocemos parece evaporarse ante un sistema así. Dos partículas que pueden estar separadas kilómetros, o años-luz, pueden comportarse de manera coordinada: lo que le sucede a una de ellas le sucede instantáneamente a la otra, sin importar la distancia entre ambas.

¿Por qué no podemos usar el entrelazamiento para enviar un mensaje más rápido que la luz? El entrelazamiento puede violar el espíritu de la relatividad, pero no de manera que nos permita enviar un mensaje más rápido que la luz. Ésta constituye una distinción importante, que refleja la mismísima naturaleza de los fenómenos cuánticos. El mundo cuántico es aleatorio por naturaleza. Cuando medimos, obligamos a algún sistema cuántico a «escoger» un valor real, saltando de la «borrosidad» cuántica hasta un punto específico.

Así, cuando A mide el espín de su partícula a lo largo de una dirección que escoge (o, de manera equivalente, mide la polarización de un fotón a lo largo de una dirección que ella escoge), no puede escoger el resultado. El resultado será «arriba» o «abajo», pero A no puede predecir cuál de ellos será. Una vez que A toma la medida, la partícula o el fotón de B pasa forzosamente a un estado determinado (espín opuesto a lo largo de esa dirección, para una partícula; la misma dirección de polarización para un fotón). Pero, como A no tiene control alguno sobre los resultados que obtiene, no le es posible enviar ninguna información con sentido a B.

La razón de que todo esto pueda suceder es la siguiente: A puede escoger realizar una cualquiera entre muchas medidas, y sea cual sea la que escoja, obtendrá un resultado. Pero no sabe anticipadamente cuál de los dos resultados obtendrá. Análogamente, B puede escoger la medida que va a tomar y no puede anticipar qué resultado va a obtener. Pero, debido al entrelazamiento, si da la casualidad de que escogen hacer la misma medida, sus resultados impredecibles serán opuestos (suponiendo una medida de espín). Sólo después de comparar sus resultados (utilizando un método convencional de información, que no puede transmitir ésta a mayor velocidad que la de la luz), pueden A y B ver la coincidencia de los resultados.

En apariencia, no hay nada problemático acerca de las correlaciones fuertes; para explicarlas simplemente se introducen «elementos de realidad», como deseaba hacer Einstein. Pero el teorema de Bell nos lleva a la conclusión de que ese tratamiento no funciona. Abner Shimony se ha referido al entrelazamiento como «pasión a distancia», en un esfuerzo por evadir la trampa de suponer que el entrelazamiento puede usarse de alguna manera para enviar mensajes «supralumínicos» (más rápidos que la luz). Shimony cree que el entrelazamiento aún permite que la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad especial gocen de una «coexistencia pacífica», en el sentido de que el entrelazamiento no viola estrictamente la teoría de la relatividad especial (no pueden enviarse mensajes supralumínicos).

Sin embargo, otros físicos creen que el «espíritu de la teoría de la relatividad» sí es violado por el entrelazamiento, porque «algo» (sea lo que sea) en efecto «viaja» entre dos partículas entrelazadas más rápidamente que la luz (de hecho, a velocidad infinita). El difunto John Bell era de esa opinión.

Un posible modo de entender el entrelazamiento es evitar completamente contemplar la teoría de la relatividad, y no considerar los dos entes entrelazados como partículas «enviándose mensajes» entre sí. En un artículo titulado «Entrelazamiento cuántico», Yanhua Shih argumenta que, como las dos partículas son (de alguna manera) entes no separados, no se da ninguna violación del principio de incertidumbre, contrariamente a lo sugerido por EPR.

Las partículas entrelazadas trascienden el espacio. Los dos o más entes entrelazados son realmente partes de un sistema, y éste no es afectado por la distancia física entre sus componentes. El sistema actúa como un ente único. Lo que resulta fascinante en la búsqueda del entrelazamiento es que una propiedad de un sistema cuántico llegara a detectarse por vez primera gracias a consideraciones matemáticas. Es sorprendente que una propiedad tan extraña y ajena al mundo cotidiano se encontrara matemáticamente, lo cual refuerza la creencia en el poder trascendente de las matemáticas.

Tras el descubrimiento matemático del entrelazamiento, físicos muy prestigiosos usaron métodos y dispositivos ingeniosos para verificar la existencia real de este sorprendente fenómeno. Pero entender verdaderamente lo que es el entrelazamiento, y cómo opera, está por ahora fuera del alcance de la Ciencia. Para entenderlo, nosotros, criaturas reales, dependemos de «elementos de realidad», como demandaba Einstein, pero, como el teorema de Bell y los experimentos nos han enseñado, tales elementos de realidad sencillamente no existen. La alternativa a esos elementos de realidad es la Física cuántica.

Pero la teoría cuántica no nos dice por qué las cosas suceden de la forma en que suceden: por qué están las partículas entrelazadas. De manera que sólo llegaremos a entender verdaderamente el entrelazamiento cuando podamos responder la pregunta de John Archibald Wheeler: «¿por qué el cuanto?».