Marzo 2010

del Sitio Web PhysicsOfTheUniverse

traducción de Adela Kaufmann
Versión original en ingles

Otra de las características notables del mundo microscópico prescrita por la teoría quántica es la idea de la no localidad, lo que Albert Einstein llamó despectivamente "espeluznantes acciones a distancia".

 

Esto se describió por primera vez en los "documentos de EPR" de Einstein, Boris Podolsky y Nathan Rosen en 1935, y a veces se lo conoce como la paradoja de EPR.

 

Fue aún más claramente ilustrado por el Teorema de Bell, publicado por John Bell en 1964, y los experimentos prácticos posteriores por John Clauser y Stuart Freedman en 1972 y por Alain Aspect en 1982.

La no-localidad describe la capacidad aparente de los objetos para conocer instantáneamente el estado del otro, incluso cuando están separados por grandes distancias (potencialmente incluso miles de millones de años luz), casi como si el universo en general organiza instantáneamente sus partículas en previsión de eventos futuros.

Por lo tanto, en el mundo quántico, a pesar de lo que Einstein había establecido sobre la velocidad de la luz como la velocidad máxima para cualquier cosa en el universo (inserto abajo), parece posible la acción instantánea o la transferencia de información.

Esto está en contradicción directa con el "principio de localidad" (o lo que Einstein llamó el "principio de acción local"), la idea de que los objetos distantes no pueden tener influencia directa entre sí, y que un objeto está directamente influenciado por su inmediato entorno, una idea en la que se basa casi toda la física.

La no localidad sugiere que el universo es, de hecho, profundamente diferente de nuestra comprensión habitual del mismo, y que las partes "separadas" del universo en realidad están potencialmente conectadas de una manera íntima e inmediata.

De hecho, Einstein estaba tan molesto por las conclusiones sobre la no localidad en un punto que declaró que toda la teoría quántica debía estar equivocada, y nunca aceptó la idea de la no localidad hasta el día de su muerte.

La no localidad se produce debido al fenómeno de entrelazamiento, por el cual las partículas que interactúan entre sí,

se correlacionan permanentemente, o dependen de los estados y propiedades de los demás, en la medida en que pierden efectivamente su individualidad y de muchas maneras se comportan como una sola entidad.

Los dos conceptos de no localidad y entrelazamiento van muy de la mano y, por curiosos que sean, son hechos de sistemas quánticos que se han demostrado repetidamente en experimentos de laboratorio.

Se puede ver que un par de partículas enredadas tiene

propiedades complementarias cuando son medidos
(Fuente: UniverseReview )

Por ejemplo, si se crean un par de electrones juntos, uno tendrá un giro en sentido horario y el otro tendrá un giro en sentido antihorario (el giro es una propiedad particular de las partículas cuyos detalles no necesitan preocuparnos aquí, el punto más destacado es que hay dos estados posibles y que el giro total de un sistema quántico siempre debe cancelarse a cero).

Sin embargo, según la teoría quántica, también es posible una superposición, de modo que se puede considerar que los dos electrones tienen espines simultáneamente en sentido horario-antihorario y anti-horario-horario respectivamente.

Si el par se separa por cualquier distancia (sin observar y, por lo tanto, descodificándolos ) y luego se comprueba, se puede ver que la segunda partícula toma instantáneamente el giro opuesto al primero, de modo que el par mantenga su giro total cero, sin importar cuán separados pueden estar, y en total violación de la velocidad de la ley de la luz.

A pesar de las dudas de Einstein sobre el enredo y la no localidad y las dificultades prácticas de obtener pruebas de una forma u otra, el físico irlandés John Bell intentó forzar el problema haciéndolo experimental en lugar de solo teórico.

El Teorema de Bell, publicado en 1964, y mencionado por algunos como uno de los descubrimientos más profundos en toda la física, demostró efectivamente que los resultados predichos por la mecánica quántica (por ejemplo, en un experimento como el descrito por Einstein, Podolsky y Rosen) No podría explicarse por ninguna teoría que preservara la localidad.

Los experimentos prácticos subsiguientes de John Clauser y Stuart Freedman en 1972 parecen (a pesar de la defensa inicial de Clauser de la posición de Einstein) para mostrar definitivamente que los efectos de la no localidad son reales y que las "acciones espeluznantes a distancia" son posibles.

En teoría, los conceptos de entrelazamiento y no localidad pueden tener aplicaciones en las comunicaciones e incluso en la teletransportación, aunque estas ideas siguen siendo en gran medida hipotéticas en esta etapa.

Debido a los efectos del principio de incertidumbre, el simple acto de observar las propiedades de las partículas a un nivel quántico (giro, carga, etc.) perturba el sistema quántico de manera irrevocable, y esto parecería impedirnos usar este sistema como un medio de comunicación instantánea.

Sin embargo, el trabajo de Anton Zeilinger en dos observatorios en las Islas Canarias ha mostrado indicaciones prometedoras de que las partículas enredadas se pueden reconstituir en un lugar diferente, aunque el salto de este a un dispositivo de teletransportación del tipo previsto en Star Trek es profundo...