El entrelazamiento cuántico es un fenómeno contraintuitivo de la física cuántica en el que dos partículas se vinculan profundamente, de modo que un cambio en una de ellas afecta instantáneamente a la otra, incluso si están separadas por miles de millones de años luz. Este efecto se produce independientemente de la distancia, lo que significa que una acción realizada sobre una partícula se reflejará en la otra instantáneamente.

En 1964, el físico John Bell introdujo la idea de que estos cambios instantáneos podían ser reales y mensurables incluso a distancias extremas, formulando lo que hoy se conoce como el teorema de Bell.

Esta teoría desafió las leyes establecidas de la física, en particular el principio de que la información no puede viajar más rápido que la velocidad de la luz, un principio confirmado por Albert Einstein décadas antes. Einstein se refirió al entrelazamiento cuántico como una “acción fantasmal a distancia”.

¿Qué es el entrelazamiento cuántico?

El entrelazamiento cuántico depende de un concepto fundamental de la mecánica cuántica llamado superposición, lo que significa que las partículas pueden existir en múltiples estados a la vez hasta que se midan u observen.

Pensemos en el lanzamiento de una moneda: después de lanzarla, pero antes de mirarla, sabemos que saldrá cara o cruz, pero no sabemos exactamente cuál será el resultado. En términos cuánticos, esta “incógnita” se extiende más allá: es como si la moneda no saliera cara o cruz hasta que la observemos.

La superposición es esencial para comprender el entrelazamiento porque muestra cómo las partículas cuánticas no tienen propiedades fijas hasta que se observan.

El entrelazamiento lleva este concepto un paso más allá al unir dos partículas en una superposición especial que las conecta a través del espacio. En nuestro ejemplo de la moneda, imaginemos que dos monedas, una en Nueva York y la otra en Marte, están entrelazadas.

Si se lanza una moneda en Nueva York y se observa, la moneda en Marte “sabría” instantáneamente el resultado, aunque no haya sido lanzada. Este estado entrelazado entre dos lugares es exclusivo de la mecánica cuántica y desafía nuestra experiencia cotidiana.

Ejemplos de entrelazamiento cuántico

Un ejemplo común de entrelazamiento es el de los pares de fotones (partículas de luz) emitidos simultáneamente desde una única fuente. Cuando los fotones se entrelazan, sus polarizaciones (la dirección en la que oscilan) están vinculadas.

Si se mide la polarización de un fotón como horizontal, el otro, cuando se mida, también será horizontal, independientemente de la distancia entre ellos. En términos simples, imaginemos que estos fotones son como dos dados que siempre caen en números iguales cuando se lanzan, sin importar cuán separados estén.

La polarización es una propiedad relacionada con la oscilación del campo eléctrico de la onda de luz a medida que se desplaza por el espacio. Puede oscilar en varias direcciones: vertical, horizontal o en cualquier punto intermedio.

Así, cuando se separan los fotones entrelazados y se mide la polarización de uno, la polarización del otro coincidirá, como si se “conociera” instantáneamente el resultado de la primera medición.

¿Es el entrelazamiento cuántico más rápido que la velocidad de la luz?

A primera vista, el entrelazamiento parece permitir que la información se transmita más rápido que la luz. Si medimos un fotón entrelazado en la Tierra y su par en Plutón, la información debería tardar unas seis horas en viajar entre ellos a la velocidad de la luz. Sin embargo, la medición del segundo fotón seguirá coincidiendo con la del primero, sin importar la distancia o el retraso, lo que sugiere una conexión instantánea.

Sin embargo, esto no significa que la información realmente viaje más rápido que la luz. Los científicos creen que no se trata de una “transmisión” de información, sino más bien de una correlación natural que se establece cuando las partículas se entrelazan.

Pensemos en dos cartas previamente acordadas, una roja y otra negra, que se barajan y se entregan a dos personas en lados opuestos de la galaxia. Cuando una persona revisa su carta, sabe el color de la carta de la otra sin enviar ninguna información. De manera similar, cuando medimos partículas entrelazadas, es como si «supieran» que deben coincidir, pero nada viajara para transmitir esto.

Esto demuestra que las partículas pueden estar conectadas de maneras que no encajan en los modelos clásicos de causa y efecto o de distancia. Esto ha dado lugar a numerosos experimentos cuyo objetivo es comprender si el espacio y el tiempo son propiedades fundamentales o emergentes.

Si se comprenden mejor los principios detrás del entrelazamiento, podrían revolucionar las teorías del universo y conducir a un nuevo marco que uniera la mecánica cuántica con la relatividad general.

¿Han demostrado los científicos el entrelazamiento cuántico?

Durante más de 50 años, los científicos han intentado comprobar experimentalmente el teorema de Bell. En 2015, los físicos llevaron a cabo una de las pruebas más precisas hasta la fecha y hallaron pruebas sólidas de que las partículas en estado entrelazado se influyen entre sí, lo que respalda la teoría de Bell.

Un estudio de 2022 reforzó esto aún más, mostrando que cualquier modelo realista del universo que incluya “variables ocultas” (factores desconocidos que podrían explicar estos fenómenos) debe tener en cuenta la influencia “espeluznante” entre las partículas entrelazadas.

Esta investigación en curso confirma que el entrelazamiento cuántico es real y medible, aunque todavía desafía nuestra comprensión clásica del espacio, el tiempo y la causalidad.

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