El francés Alain Aspect, el estadounidense John F. Clauser y el austríaco Anton Zeilingier fueron distinguidos esta semana con el premio Nobel de Física por sus trabajos pioneros que han sentado las bases de una nueva era para la tecnología cuántica, la cual abarca computadoras, redes y comunicación encriptada segura.

Los hallazgos de estos especialistas han permitido por ejemplo la primera transmisión de larga distancia de un mensaje completamente seguro, videollamadas encriptadas cuánticamente y el lanzamiento de satélites de comunicación cuántica, tecnologías que podrían ser utilizadas en un futuro cercano por entidades financieras, gobiernos e instituciones.

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El fallo anunciado por la Real Academia de las Ciencias sueca motiva el premio "por los experimentos con fotones entrelazados, estableciendo la violación de las desigualdades de Bell y liderando la ciencia de la información cuántica".

Muchas aplicaciones en ese campo descansan en cómo la mecánica cuántica permite a dos o más partículas existir en estado compartido, independientemente de lo lejos que estén unas de otras, lo que se conoce como entrelazamiento cuántico, según dijo la Academia.

El entrelazamiento ha sido uno de los elementos más debatidos de la mecánica cuántica desde que su teoría fue formulada, o lo que Albert Einstein calificó de "escalofriante acción a distancia" y el rasgo más importante de esa rama de la física para Erwin Schrödinger.

La cuestión durante mucho tiempo fue si esa correlación ocurría porque las partículas en un par entrelazado contienen variables ocultas, instrucciones que les dicen qué resultado dar en un experimento.

Los inicios

John Clauser (Pasadena, Estados Unidos, 1942) empezó a interesarse en su época de universitario por los fundamentos de la mecánica cuántica y la desigualdad de Bell, cuyas ideas desarrolló en un experimento práctico, construyendo en 1972 un aparato que emitía dos fotones entrelazados a la vez, y cada uno hacía un filtro que probaba su polarización.

El resultado de sus mediciones respaldó las predicciones de la mecánica cuántica violando claramente una desigualdad de Bell, lo que significa que la mecánica cuántica no puede ser reemplazada por una teoría que use variables ocultas.

Clauser y otros físicos siguieron discutiendo en años posteriores el experimento y sus limitaciones, como su ineficiencia para producir y capturar partículas, un aspecto complicado de abordar porque los estados cuánticos entrelazados son muy frágiles y difíciles de gestionar.

Nuevos experimentos y teletransportación

Alain Aspect (Agen, Francia, 1947), entonces estudiante de doctorado, ideó una nueva versión de la configuración que refinó mediante varias repeticiones.

En su experimento, Aspect registró los fotones que atravesaban el filtro y los que no, con lo que se detectaron más fotones y se mejoraron las mediciones.

En la variante final de sus pruebas pudo dirigir los fotones hacia dos filtros diferentes, colocados en diferentes ángulos.

De esta forma, cambió la configuración de medición después de que un par entrelazado había abandonado su fuente, de modo que la configuración existente cuando fueron emitidos no podía afectar al resultado, cerrando así una importante "laguna" del experimento de Clauser.

Anton Zeilinger (Ried im Innkreis, Austria, 1945) fue el primero en realizar en 1997 experimentos de teletransportación cuántica, demostrando que es posible mover un estado cuántico de una partícula a otra a distancia.

Una vez probado esto, el siguiente paso era usar dos pares de partículas entrelazadas: si una partícula de cada par se junta de una forma concreta, las partículas no afectadas pueden entrelazarse a pesar de no haber estado nunca en contacto, como demostraron después Zeilinger y su equipo de investigación.

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"Ha quedado cada vez más claro que está emergiendo un nuevo tipo de tecnología cuántica. Podemos ver que el trabajo de los laureados con estados entrelazados es de gran importancia, incluso más allá de cuestiones fundamentales sobre la interpretación de la mecánica cuántica", dijo el presidente del Comité Nobel de Física, Anders Irbäck.

Clauser, Aspect y Zeilinger suceden en el palmarés del premio al japonés Syukuro Manabe, el alemán Klaus Hasselmann y el italiano Giorgio Parisi, distinguidos en 2021 por sus "contribuciones pioneras para nuestro entendimiento de los complejos sistemas físicos".

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