El experimento de Innsbruck

Se ha odido leer en muchos medios que usted ha demostrado la refutabilidad de una de las teorías de Einstein, ¿podría explicarnos esto? (la contradicción entre las dos formulaciones o teorías) Einstein, junto con otros dos físicos, Boris Podolsky y Nathan Rosen, demostró en 1935 que la mecánica cuántica era, en cierto sentido, “incompleta”. En determinadas situaciones, es posible predecir con certeza el resultado de cualquier experimento que hagamos sobre una partícula A sin más que hacer el mismo experimento sobre otra partícula alejada B. Según EPR (Einstein-Podolsky-Rosen), eso sólo se puede explicar suponiendo que los resultados de esos experimentos están predeterminados. Sin embargo, la mecánica cuántica no dice que esos resultados estén predeterminados y eso, para EPR, era un indicio de que la mecánica cuántica es incompleta. La persona que demostró que EPR estaban equivocados fue John Bell, un físico norirlandés, que en 1964 vio que, si uno piensa como EPR, obtiene predicciones diferentes a las de la mecánica cuántica. En el laboratorio lo que comprobamos es que las predicciones correctas son las de la mecánica cuántica. Mi trabajo consistió en demostrar que hay situaciones en las que las discrepancias experimentales entre las teorías de EPR y la mecánica cuántica son aún mayores. Ha afirmado que no es que usted haya demostrado algo nuevo, sino que la distancia entre la física cuántica y Einstein es mayor de lo que se pensaba, ¿por qué? En los experimentos previos teníamos que ser muy cuidadosos para llegar a una conclusión, porque las predicciones de EPR y las de la física cuántica eran muy parecidas. En los nuevos experimentos la diferencia se puede observar incluso siendo menos cuidadosos, porque las predicciones son muy diferentes. Lo más interesante es que, cuanto más grande es el sistema, más diferentes son las predicciones. Justo lo contrario de lo que uno pensaría si cree que la mecánica cuántica sólo es importante para sistemas pequeños. ¿Cuál es el grado de desarrollo actual del ordenador cuántico? ¿cuáles son las aplicaciones inmediatas más avanzadas en estos momentos? ¿y a medio y largo plazo? Ya existen ordenadores cuánticos pequeños. Son ordenadores cuánticos que manipulan hasta 8 qubits durante un tiempo limitado. El qubit o bit cuántico es la unidad básica de información cuántica y se define como la información cuántica que hay en un sistema cuántico de dos niveles. Las aplicaciones prácticas de estos ordenadores son pocas. Nos sirven para poner a prueba nuestra habilidad para controlar sistemas microscópicos. La primera aplicación práctica de los ordenadores cuánticos será la simulación de sistemas físicos. Hay sistemas físicos cuyo comportamiento no entendemos y es muy importante entender. Por ejemplo, las propiedades magnéticas de ciertos materiales a baja temperatura. El problema es que estos sistemas no se pueden simular de forma eficiente en ordenadores no-cuánticos. Ni siquiera usando los mejores superordenadores actuales. Pero podremos simularlos con ordenadores con pocos (menos de 100) qubits. A largo plazo, con ordenadores de más de 10.000 qubits podríamos violar la seguridad de la inmensa mayoría de las transacciones electrónicas. ¿Podría explicar en qué consiste la paradoja de Einstein-Podolsky-Rosen? Como decía antes, en determinadas situaciones, es posible predecir con certeza el resultado cualquier experimento que hagamos sobre una partícula A sin más que hacer el mismo experimento sobre otra partícula distante B. Según EPR, eso sólo se puede explicar suponiendo que los resultados de esos experimentos están predeterminados. Sin embargo, la mecánica cuántica no dice que esos resultados estén predeterminados y eso, para EPR, era un indicio de que la mecánica cuántica es incompleta. No hay nada paradójico, ahora sabemos que la mecánica cuántica no se puede “completar” como les hubiese gustado a EPR. ¿Qué significa que la mecánica cuántica es contextual? Significa que, si uno insiste en pensar que el resultado de un experimento está determinado, entonces la mecánica cuántica obliga a que el resultado de ese experimento sea distinto dependiendo de qué otros experimentos (completamente independientes) hagas. ¿Y las desigualdades de Bell? Las desigualdades de Bell son unas relaciones que tienen que cumplir todas las teorías en las que los resultados de los experimentos que se hagan sobre una partícula estén predeterminados y no dependan de qué experimentos se hagan sobre una partícula alejada. Lo interesante es que la mecánica cuántica, y la naturaleza, no cumplen esas relaciones. ¿Cuál fue el desarrollo de Kochen y Specker? Para observar la diferencia entre la mecánica cuántica y las teorías del tipo EPR hay que hacer experimentos usando parejas de partículas preparadas de una forma muy especial. Kochen y Speker, que son dos matemáticos, demostraron en 1967 que la mecánica cuántica y las teorías no-contextuales son incompatibles. Lo interesante es que para observar la diferencia entre ambas teorías es suficiente con hacer experimentos con partículas individuales (no hace falta que usar parejas de partículas) y no hace falta que estén preparadas de ninguna manera especial