El brillante error de Einstein: los estados entrelazados | Chad Orzel

Para ver la lección completa: http://ed.ted.com/lessons/einstein-s-brilliant-mistake-entangled-states-chad-orzel

Cuando piensas en Einstein y la física, es probable que lo primero que te venga a la mente sea E = mc^2. Pero en realidad uno de sus mayores aportes al campo, llegó en la forma de una extraña nota filosófica en un artículo que coescribió en 1935, que terminó siendo errada. Chad Orzel detalla el artículo "EPR" de Einstein y sus percepciones sobre el extraño fenómeno de los estados entrelazados.

Lección de Chad Orzel, animación por Gunborg/Banyai.

Albert Einstein jugó un papel clave
en el lanzamiento de la mecánica cuántica

a través de su teoría
del efecto fotoeléctrico,

pero quedó profundamente preocupado
por sus implicaciones filosóficas.

Y aunque la mayoría de nosotros todavía
lo recordamos por derivar E = MC^2,

su última gran contribución a la física
fue en realidad un artículo de 1935,

que escribió en conjunto con sus jóvenes
colegas Boris Podolsky y Nathan Rosen.

Considerado como una extraña nota
filosófica hasta la década de 1980,

el artículo EPR se volvió clave para una
nueva comprensión de la física cuántica,

con su descripción de un fenómeno extraño

ahora conocido como estados entrelazados.

El artículo comienza considerando una
fuente que suelta pares de partículas,

cada una con dos propiedades medibles.

Cada medición tiene
dos resultados posibles

con igual probabilidad.

Digamos cero o uno
para la primera propiedad,

y A o B para la segunda.

Una vez que se hace la medición,

mediciones posteriores de la misma
propiedad en la misma partícula

producirán el mismo resultado.

La extraña implicación de este escenario

no es sólo que el estado
de una sola partícula

es indeterminado hasta que se mide,

sino que la medición determina
entonces el estado.

Lo que es más,
las mediciones se afectan entre sí.

Si se mide una partícula
como en el estado 1,

y se sigue con el
segundo tipo de medición,

tendrás un 50% de posibilidades
de conseguir ya sea A o B,

pero si después repites
la primera medición,

tendrás un 50% de posibilidades
de conseguir cero,

a pesar de que la partícula
ya había sido medida como uno.

Así que cambiar la propiedad que
se mide revuelve el resultado original,

lo que permite un nuevo valor aleatorio.

Las cosas se ponen aún más extrañas
al fijarnos en las dos partículas.

Cada una de las partículas
producirá resultados aleatorios,

pero si se comparan los dos,

encontrarán que siempre están
perfectamente correlacionados.

Por ejemplo, si ambas partículas
se miden como cero,

la relación siempre se mantendrá.

Los estados de las dos están entrelazados.

Medir una, te dirá la otra
con absoluta certeza.

Pero el entrelazamiento parece desafiar

la famosa teoría
de la relatividad de Einstein

porque no hay nada que limite
la distancia entre las partículas.

Si se mide una en Nueva York al mediodía,

y la otra en San Francisco
un nanosegundo después,

todavía dan exactamente
el mismo resultado.

Pero si la medición determina el valor,

esto requeriría que una partícula
enviara algún tipo de señal a la otra

a 13 000 000 de veces
la velocidad de la luz,

que de acuerdo con
la relatividad, es imposible.

Por esta razón, Einstein
desestimó el entrelazamiento

como "spuckafte ferwirklung"
o acción fantasmal a distancia.

Decidió que la mecánica cuántica
tenía que estar incompleta,

una mera aproximación de una realidad
más profunda en la que ambas partículas

han predeterminado los estados
que se ocultan a nosotros.

Los partidarios de la teoría cuántica
ortodoxa liderados por Niels Bohr

argumentaban que los estados cuánticos

están fundamentalmente indeterminados,

y que el entrelazamiento permite

que el estado de una partícula
dependa del de su socia distante.

Por 30 años, la física estuvo
en un callejón sin salida,

hasta que John Bell descubrió que
la clave para probar el argumento EPR

consistía en observar
casos que involucraran

diferentes mediciones
en las dos partículas.

Las teoría de variables ocultas locales
apoyada por Einstein, Podolsky y Rosen,

estrictamente limitaban la frecuencia

con la que se podría conseguir
resultados como 1A o B0,

porque los resultados tendrían
que ser definidos con anterioridad.

Bell mostró que el enfoque
puramente cuántico,

donde el estado es verdaderamente
indeterminado hasta que se mide,

tiene diferentes límites y predice
resultados mixtos de mediciones

que son imposibles
en el escenario predeterminado.

Una vez que Bell había trabajado en
cómo poner a prueba el argumento EPR,

los físicos fueron y lo hicieron.

Comenzando con John Clauster en los
años 70 y Alain Aspect en los años 80,

docenas de experimentos han puesto
a prueba la predicción de EPR,

y todos han encontrado la misma cosa:

la mecánica cuántica es correcta.

Las correlaciones entre los estados

indeterminados de partículas
entrelazadas son reales

y no pueden ser explicadas por
ninguna variable más profunda.

El artículo EPR resultó estar equivocado,
pero magistralmente, eso sí.

Al impulsar a los físicos
a pensar profundamente

en los fundamentos de la física cuántica,

condujo a una mayor
elaboración de la teoría

y a ayudar a lanzar la investigación
a temas como la información cuántica,

campo hoy floreciente, con potencial de
desarrollar equipos de potencia sin igual.

Desafortunadamente, la aleatoriedad
de los resultados medidos

evita los escenarios de ciencia ficción,

como usar partículas entrelazadas para
enviar mensajes más rápido que la luz.

Así que la relatividad
está salvo, por ahora.

Pero el universo cuántico es mucho más
extraño de lo que Einstein quería creer.