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El secreto de la no localidad cuántica: ¿por qué las partículas cuánticas parecen violar el límite de velocidad de la luz?
Las características profundas de la mecánica cuántica y las cuestiones de no localidad relacionadas con ella han sido durante mucho tiempo foco de discusión entre físicos y filósofos. Las ideas convencionales de la física se ven cuestionadas a medida que intentamos comprender los misterios del mundo cuántico, ya que las partículas cuánticas se comportan de maneras que parecen violar los límites de la velocidad de la luz. ¿Cómo ocurrió esto? Ésta es exactamente la pregunta que el Test de Bell intentó responder.
Antecedentes y significado del experimento de BellDesde 2015, todas las pruebas de Bell han demostrado que la suposición de variables ocultas locales es inconsistente con el comportamiento de los sistemas físicos.
El experimento Bell, llamado así en honor a John Stuart Bell, fue diseñado para probar la relación entre la mecánica cuántica y la teoría del realismo local de Albert Einstein. La posición realista local sostiene que el comportamiento de las partículas debe explicarse por ciertas variables locales no observadas, llamadas "variables ocultas". Sin embargo, esta visión fue cuestionada con la introducción de la desigualdad de Bell.
Entrelazamiento cuántico y paradoja EPREl entrelazamiento cuántico es el concepto central del experimento de Bell. En 1935, Einstein y sus colegas propusieron la famosa paradoja EPR, afirmando que las predicciones de la mecánica cuántica parecían implicar que la información podía transferirse instantáneamente entre partículas, lo que violaría la ley de causalidad. Esto significa que las interacciones entre partículas cuánticas no sólo están impulsadas por alguna variable local oculta, sino que pueden ser no locales.
Si se conoce cierta información, entonces, según el principio de incertidumbre de Heisenberg, hay otra información que no se puede conocer.
Verificación experimental de la desigualdad de Bell
Los experimentos sobre la desigualdad de Bell implican mediciones en dos o más partículas entrelazadas. Los diseños experimentales generalmente implican la observación de una partícula, como un fotón, y la selección de sus propiedades (como su polarización) para medirlas. Si los resultados experimentales violan la desigualdad de Bell, se puede descartar la hipótesis de variables ocultas locales. Todos los resultados de las pruebas de Bell hasta la fecha apoyan las predicciones de la física cuántica en lugar de la teoría de variables ocultas locales.
El experimento de Bell que hizo historia Desde la década de 1970, los físicos han comenzado a realizar varios experimentos de Bell. Algunos experimentos importantes incluyen:- En 1972, Stuart J. Friedman y John Crowther realizaron el primer experimento para observar una violación de la desigualdad de Bell.
- En 1982, Alain Aspert y su equipo realizaron en Francia la famosa prueba de Bell, que fue el primer experimento en el que los parámetros de medición se seleccionaron aleatoriamente durante el vuelo de fotones.
- En 2015, el experimento de Hensen et al. cerró con éxito tanto la laguna de detección como la laguna de localidad, lo que proporcionó un respaldo experimental más sólido a la violación de la desigualdad de Bell.
Debido a la violación de la desigualdad de Bell, los científicos se dieron cuenta de que las propiedades únicas aportadas por el entrelazamiento cuántico sentaron las bases para la prosperidad de la teoría de la información cuántica. Este nuevo campo de la física se centra en posibles aplicaciones en la computación cuántica y las comunicaciones cuánticas, particularmente en la criptografía cuántica. La criptografía cuántica utiliza las propiedades de los sistemas cuánticos para desarrollar métodos de comunicación seguros, lo que sin duda es una aplicación importante de la mecánica cuántica.
Mirando hacia el futuro
Con el avance de la tecnología experimental, la comprensión de los físicos sobre el mundo cuántico continúa profundizándose y también se están realizando experimentos de Bell más complejos. No sólo verifican las predicciones teóricas de la mecánica cuántica, sino que también nos hacen reexaminar la naturaleza de la realidad. En este universo lleno de incertidumbre, ¿podemos encontrar alguna forma de certeza?
