El segundo día de entrega de los Premio Nobel es para galardonar a los esfuerzos de la humanidad en el área de la física, reconocimiento que fui otorgado a tres científicos por su labor en la ciencia de información cuántica.
La Real Academia de Ciencias de Suecia reconoció a Alain Aspect, John F. Clauser y Anton Zeilinger por su descubrimiento de la forma en que las partículas llamadas fotones pueden relacionarse, o “enredarse” entre sí, incluso aunque estén separadas por grandes distancias.
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“La ciencia de la información cuántica es un campo dinámico y que avanza con rapidez”, explicó Eva Olsson, miembro del comité del Nobel al justificar la decisión de la Real Academia. “Tiene amplias y potenciales aplicaciones en campos como la transferencia segura de información, la computación cuántica y la tecnología sensorial”.
¿Por qué el Nobel de Física fue entregado a los tres científicos?
El francés Aspect, el estadunidense Clauser y el austríaco Zeilinger han sido distinguidos este martes con el Nobel de Física por sus trabajos pioneros que han sentado las bases de una nueva era para la tecnología cuántica, que abarca computadoras, redes y comunicación encriptada segura.
“Su origen puede rastrearse al de la mecánica cuántica”, dijo Olsson. “Sus predicciones han abierto puertas a otro mundo, y también han remecido los mismos cimientos de cómo interpretamos las medidas”.
Nobel y el “entrelazado cuántico”
Los hallazgos de los galardonados han permitido, por ejemplo, la primera transmisión de larga distancia de un mensaje completamente seguro, videollamadas encriptadas cuánticamente o el lanzamiento de satélites de comunicación cuántica.
Esta tecnología podría ser utilizada también por entidades financieras, gobiernos o instituciones en un futuro cercano para intercambiar datos de forma absolutamente segura.
El fallo difundido 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”.
En la década de 1960 el investigador norirlandés John Stewart Bell desarrolló una desigualdad matemática que establece que, si hay variables ocultas, la correlación entre los resultados de un número alto de mediciones nunca excederá cierto valor.
La mecánica cuántica predice, no obstante, que cierto tipo de experimento violará la desigualdad de Bell, lo que resultará en una correlación más fuerte de lo que sería posible de otro modo, según el fallo sueco.
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Muchas aplicaciones en ese campo descasan 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, explica la Academia.
El entrelazamiento ha sido uno de los elementos más debatidos de la mecánica cuántica desde que su teoría fue formulada: 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.
¿Quiénes son Clauser, Aspect y Zeilinger?
John Clauser, de 79 años, 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, cada uno hacia un filtro que probaba su polarización.
El resultado de sus mediciones respaldó las predicciones de la mecánica cuántica violando claramente la desigualdad de Bell, lo que significa que la mecánica cuántica no puede ser reemplazada por una teoría que use variables ocultas.
Clauser, originario de Pasadena, California, 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.
Por su parte Alain Aspect, de 75 años y nacido en el poblado francés de Agen, entonces estudiante de doctorado, ideó una nueva versión de la configuración que refinó mediante varias repeticiones.
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En su experimento, Aspect pudo registrar 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 fue capaz de dirigir los fotones hacia dos filtros diferentes, colocados en diferentes ángulos.
De esta forma, cambió la configuración de medición después de que un par entralazado 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, resalta la Academia.
Por su parte, 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 un año después Zeilinger y su equipo de investigación.
“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”, señaló el presidente del Comité Nobel de Física, Anders Irbäck.
Aspect es profesor de la Université Paris-Saclay y de la École Polytechnique de Palaiseau, cerca de París. Clauser trabajó en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore y la Universidad de California en Berkeley, entre otras instituciones, durante su carrera, mientras que Zeilinger es profesor emérito de la Universidad de Viena.
En una intervención telefónica durante la conferencia de prensa, Zeilinger dijo que estaba “todavía algo conmocionado” tras enterarse de que había recibido el galardón.
“Pero es una conmoción muy positiva", indicó.
Clauser, Aspect y Zeilinger ya habían estado en las quinielas del Nobel hace más de una década. En 2010 ganaron el Premio Wolf en Israel, considerado una posible antesala del galardón sueco.
El galardón de Física es el segundo en anunciarse, después del de Medicina, que se otorgó el lunes al investigador sueco Svante Pääbo. El miércoles se espera se de a conocer el de Química, el jueves se revelará el ganador en la categoría de Literatura, mientras que el Nobel de la Paz de 2022 será el viernes, y el de Economía el lunes 10 de octubre.
El premio incluye 10 millones de coronas suecas (unos 900 mil dólares) en efectivo y se entrega el 10 de diciembre en una gala en Estocolmo y en Oslo (que otorga el de la Paz).