Dos partículas pueden estar perfectamente vinculadas de forma que comparten el mismo estado a pesar de que las separen kilómetros de distancia. Esa singular propiedad se llama entrelazamiento cuántico. Por los descubrimientos relacionados a esto y por ser pioneros en la ciencia de la información cuántica, ayer fueron distinguidos con el Premio Nobel de Física 2022 los científicos Alain Aspect, John F. Clauser y Anton Zeilingier.

El descubrimiento de esta asombrosa propiedad está abriendo el camino a nuevas tecnologías de computación cuántica y comunicaciones cifradas ultraseguras, así como a sensores cuánticos ultrasensibles que permitirían realizar mediciones extremadamente precisas.

Esta mecánica ya había sido predicha por la teoría cuántica. Sin embargo, ni siquiera Albert Einstein creía que dos partículas unidas desde el principio podían conservar la marca de su pasado común y comportarse de forma similar a distancia.

Fueron los experimentos realizados por el francés Aspect, de 75 años, el estadounidense Clauser, de 79, y el austriaco Zeilinger, de 77, los que abrieron el camino para el desarrollo de nuevas tecnologías basadas en información cuántica, según el Instituto Karolinska en Estocolmo.

“El premio Nobel ha distinguido experimentos en física cuántica que fueron realizados hace varios años, en los años 60 hasta los 80, y que lograron demostrar que es posible teletransportar información a kilómetros de distancia de una forma totalmente nueva”, detalla David Comedi, director del Instituto de Física del Noroeste Argentino-INFINOA (Conicet-UNT).

Para entender un poco mejor, Comedi explica que lo que nosotros conocemos es la transferencia de información a través de transferencias de energía: “cuando mandamos un mensaje de audio por celular, la energía de la voz se graba y luego se convierte en otro tipo de energía que va a viajar a la velocidad de la luz eventualmente hasta un satélite y del satélite hasta otro celular, también a la velocidad de la luz”.

“Esa forma de enviar información controlada, que es la que conocemos desde las teorías de Maxwell y de la relatividad de Einstein, requiere de cierto tiempo, que es el tiempo que demoran las ondas electromagnéticas o la luz para viajar de un punto a otro del espacio. La otra manera de transferir información, que se relaciona con este Premio Nobel, es a través de estados cuánticos entrelazados: conforman una unidad como si fuera una única entidad que puede estar en dos lugares al mismo tiempo; es decir, una parte esta en un lugar y otra en un sitio distinto. Quiere decir que, si yo altero algo en una de sus partes instantáneamente -que es la palabra clave en este hallazgo- en el otro lugar distante también va a cambiar en virtud del entrelazamiento de ambas partes”, especifica.

“Esto, al principio era algo teórico que venía de la física cuántica. Hubo científicos como Einstein que decían que era imposible porque sería transferir información a distancia a una velocidad infinita e instantánea. Sin embargo, con el tiempo estos físicos que ahora ganaron el Nobel demostraron experimentalmente que sí es posible, y que esto no viola el principio de Relatividad de Einstein, porque no se están transfiriendo energía ni masa -no se está teletransportando un cuerpo- sino que se teletransporta información”, apunta.

El impacto

Según Comedi todo esto está dando origen a toda una nueva tecnología que -eventualmente- se espera que sustituya en muchas aplicaciones a la otra. ¿En qué campos puede tener un impacto este descubrimiento?, le consultamos. Hoy en día las conexiones entrañan riesgos. La información es un tesoro valioso y hay gente se especializa en robarla, los hackers. Los Estados y las empresas que gestionan datos invierten una gran cantidad de esfuerzos y recursos en blindarlos. Esa es precisamente una de las grandes promesas de las comunicaciones cuánticas, una tecnología en desarrollo que puede garantizar la confidencialidad por las propias leyes de la física.

“La encriptación cuántica es una forma de codificar la transferencia de información de una manera que no pueda ser interceptada ni decodificada. Esto sería un buen aporte para la seguridad de datos bancarios o de los gobiernos”, remarca. Gracias al entrelazamiento cuántico, si alguien intenta interferir en una comunicación, tanto el receptor como el emisor del mensaje percibirán que los están espiando.

Otra promesa tecnológica es que las computadoras cuánticas revolucionen la manera en que se procesa la información. “La computación cuántica también utiliza estados entrelazados y su manipulación para lograr computadoras con un nuevo tipo de tecnología distinta a la tradicional. Se ha demostrado que puede hacer cálculos en instantes, los mismos que en las máquinas con tecnología clásica tomaría muchos años. O sea, que eventualmente se podrán solucionar problemas que hoy son imposibles de resolver en tiempo razonable”, explica.

“A nivel computación, probablemente esta tecnología pueda permitir hacer tareas como diseños de nuevos materiales complejos, con propiedades inéditas, o novedosas tecnologías, que hoy no podemos hacer porque el tiempo de cálculo es muy prolongado. Podría aplicarse para desarrollar materiales superconductores para trenes súper rápidos, internet cuántica e incluso la fabricación de fármacos específicos que puedan tratar enfermedades en formas localizadas sin efectos colaterales. Todas estas cosas exigen mucho cálculo porque hay que simular combinaciones de miles de trillones de átomos en la computadora, siguiendo sus interacciones. Con la tecnología tradicional, incluso con las mejores computadoras, esos cálculos podrían llevar varias generaciones”, remarca.

Finalmente, habla de qué pasará en el futuro con estos descubrimientos: “se podría utilizar este método para teletransportar- información en forma instantánea. Eso todavía está en desarrollo. Recién ahora los físicos estamos aprendiendo cómo lograr controlar los estados cuánticos entrelazados; estos estados que forman una unidad a pesar de estar separados por kilómetros. Esa es la clave y ahí es donde todavía hay mucho camino por recorrer. Seguramente también tendrá un impacto para mejorar la comunicación en sitios distantes, de una forma más rápida y eficiente de la que conocemos ahora. Es difícil imaginar a esta altura dónde nos llevará esto”.