La acción fantasmal de las partículas subatómicas
Albert Einstein lo llamó “acción fantasmal a distancia”, porque parecía violar las leyes de la física clásica. Sin embargo, hoy en día sabemos que es un efecto real demostrado en experimentos (los pioneros valieron un Nobel), y con aplicaciones revolucionarias en tecnología cuántica.
Para entender el entrelazamiento cuántico, imaginemos que tenemos dos partículas –por ejemplo, dos electrones– que han sido generadas juntas. Aunque después las separemos millones de kilómetros, siguen compartiendo una conexión especial. Si realizamos una medición en una de ellas, automáticamente la otra “responderá”, sin importar lo lejos que esté.
Esto desafía nuestra intuición, ya que en la física clásica la información no puede viajar más rápido que la luz.
La clave del entrelazamiento está en la superposición cuántica. Antes de ser observadas, las partículas pueden existir en múltiples estados a la vez. Pero cuando medimos una, su estado se “fija” y automáticamente la otra también cambia, como si ambas se comunicaran de manera instantánea.
No podemos usar este fenómeno para enviar información más rápido que la luz, pero tiene enormes implicaciones en ciencia y tecnología. El entrelazamiento cuántico permite que los qubits o cúbits (la unidad fundamental de información en la computación cuántica) compartan información instantáneamente, aumentando exponencialmente la capacidad de procesamiento y eficiencia de las computadoras cuánticas. Los avances que vivimos son espectaculares,
Descubierto en el CERN
En 2024, el experimento ATLAS, del CERN, ha logrado detectar entrelazamiento cuántico en partículas llamadas quarks top, los quarks más pesados conocidos. Recordemos que ATLAS es ese detector del tamaño de una catedral donde colaboraran más de 3 000 físicos e ingenieros de todo el mundo.
El hallazgo se produjo utilizando la mayor energía que el ser humano haya empleado nunca, y se demostró que el entrelazamiento ocurre no solo en sistemas pequeños como electrones o fotones, sino también en partículas más complejas como el quark top.
Conocer este proceso es un avance de gigante para explicar la complejidad del cosmos. Los quark top pueden ser la clave del mecanismo que genera la masa, dado que es la partícula elemental más pesada del llamado Modelo Estándar, que explica la estructura del universo visible.
El avance de usar moléculas
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En 2025, un equipo de la Universidad de Harvard consiguió entrelazar moléculas usando pinzas ópticas (una “trampa óptica” muy estable, que permite atrapar firmemente una partícula utilizando un solo haz de luz). Hasta ese momento, las moléculas se habían descartado como candidatas en computación cuántica, porque son estructuras complejas y los experimentos solo se habían hecho con átomos o fotones. Pero las pinzas ópticas lograron manipular moléculas ultrafrías (a temperaturas cercanas al 0 absoluto) y realizar operaciones cuánticas con ellas.
Al lograr entrelazar moléculas, se amplía el abanico de sistemas cuánticos utilizables, permitiendo computadoras cuánticas más estables, versátiles y con mayor capacidad de almacenamiento y procesamiento de información.
Teletransportación con fibra óptica
Otro importante avance reciente ha sido la teletransportación cuántica a través de cables de fibra óptica normales, los mismos que usamos para internet. El logro es de la Universidad Northwestern (Illinois, EE UU ).
El equipo de Harvard: Kang-Kuen Ni, Gabriel Patenotte y Samuel Gebretsadkan que logró atrapar moléculas para que realizaran procesos cuánticos por primera vez. Grace DuVal/The Harvard Gazette, CC BY
Los autores del hallazgo han demostrado que es posible enviar información cuántica a largas distancias sin que se pierda la coherencia. Esto puede hacerse con los mismos fotones que circulan por nuestras redes de datos convencionales, sin necesidad de nuevas infraestructuras de telecomunicaciones. Además, el descubrimiento acerca la posibilidad de una internet cuántica mucho más segura que la actual, ya que los datos entrelazados no pueden ser interceptados sin alterar la información.
Entrelazamiento de luz y sonido
También en 2024, científicos del Instituto Max Planck encontraron una forma de entrelazar fotones (luz) y fonones (vibraciones del sonido) a temperatura ambiente. Lograron reducir prácticamente a 0 la perturbación que generan los llamados fonones acústicos, y cerrar la brecha entre la mecánica clásica y la cuántica. Este avance podría facilitar la aplicación de tecnologías cuánticas en dispositivos cotidianos.
La IA encuentra atajos
Y en 2024 la inteligencia artificial fue clave para generar entrelazamiento de manera más eficiente. Un algoritmo descubrió un método más simple para entrelazar fotones sin necesidad de medir todos los elementos del sistema, lo que podría acelerar el desarrollo de redes cuánticas y sistemas de comunicación más avanzados.
El equipo internacional de científicos que lo logró, liderado por investigadores de la Universidad de Nanjing y el Instituto Max Planck para la Ciencia de la Luz, describió su método en Physical Review Letters.
Las aplicaciones que ya vemos
El entrelazamiento cuántico no es solo una curiosidad teórica, sino que ya se está utilizando en distintas áreas de la ciencia y la tecnología. Las computadoras cuánticas usan entrelazamiento para procesar información de forma mucho más rápida que las computadoras tradicionales. Empresas como Google e IBM están invirtiendo en esta tecnología, que podría revolucionar la inteligencia artificial, la investigación médica y la criptografía.
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Gracias al entrelazamiento, también es posible crear sistemas de comunicación imposibles de hackear. China ya ha lanzado un satélite cuántico, Jinan-1, que usa este principio para enviar mensajes ultraseguros. Han establecido con éxito el enlace satelital cuántico intercontinental (con Sudáfrica) más largo del mundo, con una extensión de 12 900 kilómetros.
Por otra parte, los sensores basados en entrelazamiento pueden medir cambios en el entorno con una precisión extrema. Esto podría aplicarse en geología, exploración espacial y medicina.
Así, en el ámbito de la detección precisa de movimientos sísmicos, investigadores y empresas, han desarrollado sensores cuánticos capaces de detectar microdesplazamientos del terreno con una sensibilidad sin precedentes. Estos sensores pueden identificar cambios minúsculos en las propiedades magnéticas de las rocas, lo que permite una detección temprana de actividad sísmica y una mejor comprensión de la dinámica tectónica.
Los nuevos hallazgos sobre el entrelazamiento cuántico nos acercan a entender mejor cómo funciona el universo en su nivel más profundo, y muestran que esta extraña conexión entre partículas podría convertirse en la base de futuras tecnologías que cambiarán nuestras vidas. Esto solo acaba de empezar.
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