¿Entrelazamiento cuántico observable a ojo desnudo?

Incontables experimentos han confirmado las predicciones de la física cuántica, pero ninguno ha permitido aún detectar directamente a ojo desnudo el efecto físico cuántico del entrelazamiento. Esto debería ser ahora posible gracias a un experimento propuesto por unos científicos en Suiza, el cual podría abrir el camino hacia nuevas aplicaciones en física cuántica.

La física cuántica tiene más de 100 años, pero incluso hoy en día sigue despertando extrañeza y asombro. Esto se aplica, por ejemplo, al entrelazamiento cuántico, un fenómeno físico que puede ser observado entre átomos o fotones (partículas de luz): cuando dos de estas partículas están entrelazadas cuánticamente, el estado físico de ambas ya no puede ser descrito independientemente aunque estén separadas en el espacio, sino que debe considerarse el sistema total que forman juntas.

A pesar de esta peculiaridad, los fotones entrelazados forman parte del mundo real, como ha sido probado en muchos experimentos. Y sin embargo, nadie ha observado directamente fotones entrelazados. Esto es debido a que solo se puede producir uno o pocos fotones entrelazados con la tecnología disponible, y esta cantidad es demasiado baja para que el ojo humano pueda percibirlos como luz.

Nicolas Sangouard, un físico teórico de la Universidad de Basilea en el país helvético, junto con dos físicos cuánticos de Delft, Países Bajos, e Innsbruck, Austria, han mostrado ahora que podría ser posible detectar a simple vista fotones entrelazados cuánticamente. La idea básica del experimento es que se genere un fotón entrelazado cuánticamente y que después sea amplificado usando una técnica especial, sin destruir el entrelazamiento cuántico.

Una fuente (punto verde) produce parejas de fotones. Uno de cada par es emitido hacia arriba; el otro es dirigido hacia un espejo semitransparente (círculo negro) donde es reflejado y transmitido simultáneamente. El fotón existe en dos estados entrelazados (simbolizados por la figura amarilla en forma de ocho). El fotón es después detectado por un detector (parte superior derecha) o por el ojo de un observador humano (parte inferior derecha). Para que los fotones sean detectables por el ojo humano, son amplificados por rayos láser (las cajas con el símbolo del triángulo amarillo). (Ilustración: Valentina Caprara Vivoli)

En el proceso se hallan presentes unos 100 fotones entrelazados cuánticamente que, según lo que se sabe actualmente, es el número mínimo necesario para crear la impresión de luz en el ser humano. Pero aunque cientos de fotones alcancen la retina, también se producen pérdidas notables: solo unos siete alcanzan realmente uno de los 120 millones de células en forma de bastoncillo detectoras de luz de la retina. Estos fotones generan entonces el impulso nervioso que desencadena la percepción de luz en el cerebro.

En el experimento propuesto por los tres físicos cuánticos, el entrelazamiento es creado por un único fotón dirigido hacia un espejo semitransparente. El fotón individual no es transmitido o reflejado por el espejo; al contrario (la física cuántica es extraña), el fotón es transmitido y reflejado simultáneamente. A uno y otro lado del espejo, el fotón existe al mismo tiempo en un estado “transmitido” y “reflejado”, en el cual estos dos estados están entrelazados entre sí.