{"id":74473,"date":"2002-02-01T10:00:00","date_gmt":"2002-02-01T12:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/2002\/01\/01\/particulas-gemelas\/"},"modified":"2015-07-21T13:49:09","modified_gmt":"2015-07-21T16:49:09","slug":"particulas-gemelas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/particulas-gemelas\/","title":{"rendered":"Part\u00edculas gemelas"},"content":{"rendered":"
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RODRIGO QUEIROZ<\/span><\/a> En el experimento de \u00f3ptica cu\u00e1ntica, la luz parece regresar en el tiempoRODRIGO QUEIROZ<\/span><\/p><\/div>\n

F\u00edsicos del R\u00edo de Janeiro han creado un nuevo m\u00e9todo para llevar adelante un experimento en el cual un haz de luz parece efectuar un viaje al pasado. Para desorganizar la trayectoria de la luz, en lugar de los papeles y gases especiales – utilizados desde que el experimento fue creado, al final de los a\u00f1os 60 -, los investigadores utilizaron dos fuentes de l\u00e1ser y un cristal. Divulgado en septiembre del a\u00f1o pasado en un art\u00edculo de la\u00a0Physical Review Letters<\/em>, el nuevo experimento marca la entrada en escena de un grupo creado hace tres a\u00f1os que el a\u00f1o pasado public\u00f3 otros dos art\u00edculos en revistas de primer nivel.<\/p>\n

M\u00e1s que la recreaci\u00f3n del experimento, el grupo del laboratorio de \u00f3ptica cu\u00e1ntica del Instituto de F\u00edsica de la Universidad Federal de R\u00edo de Janeiro (UFRJ) mostr\u00f3 c\u00f3mo se debe lidiar con los fotones enmara\u00f1ados, dos part\u00edculas de luz que mantienen una conexi\u00f3n singular, como si fueran gemelos con capacidad telep\u00e1tica: lo que sucede con una part\u00edcula sucede con la otra, aunque est\u00e9n a millones de kil\u00f3metros de distancia.<\/p>\n

El trabajo tiene aplicaciones pr\u00e1cticas potenciales. El conocimiento a fondo del entrelazamiento de los fotones es fundamental para el avance de las futuras computadoras cu\u00e1nticas, capaces de realizar en segundos tareas que demandar\u00edan a\u00f1os en la m\u00e1s r\u00e1pida de las computadoras actuales. Es decisivo tambi\u00e9n para la criptograf\u00eda cu\u00e1ntica, que crea un c\u00f3digo inviolable, e incluso para la fant\u00e1stica idea del teletransporte – imaginada en la serie de\u00a0TV Viaje a las Estrellas<\/em> y que permite trasladar a la tripulaci\u00f3n desde la nave espacial\u00a0Enterprise<\/em> hasta lugares distantes por medio de la descomposici\u00f3n y recomposici\u00f3n at\u00f3mica.<\/p>\n

Trayectoria invertida
\n<\/strong>La impresi\u00f3n de estar haciendo un viaje al pasado dada por el experimento de los a\u00f1os 60 y por el que el grupo de la UFRJ condujo se produce cuando un haz de luz l\u00e1ser incide sobre un material difuso – una hoja de papel manteca, por ejemplo -, que lo desorganiza y lo esparce en diversas direcciones. Al atravesar este reparo, la luz l\u00e1ser pierde su principal caracter\u00edstica – part\u00edculas (fotones) organizadas en fila india – y se vuelve semejante a la luz com\u00fan, como la de una l\u00e1mpara casera.<\/p>\n

Lo inesperado es que, al encontrar un medio no lineal – un recipiente con un gas especial, por ejemplo -, los rayos de luz se reflejan de manera tal que rehacen las trayectorias anteriores, atraviesan nuevamente el papel manteca y retoman la organizaci\u00f3n inicial. Parece que volvieron en el tiempo. “En realidad, para que ese haz se refleje, el tiempo continua pasando normalmente”, explica Paulo Henrique Souto Ribeiro, coordinador do laboratorio. “Ocurre solamente una inversi\u00f3n de su trayectoria.”<\/p>\n

Ribeiro repiti\u00f3 el experimento con otro medio no lineal. La base del experimento la formaron dos fuentes de luz l\u00e1ser. La primera, bombeadora, pasa por un cristal, que les confiere a los fotones propiedades especiales y los divide en dos haces. La segunda fuente, auxiliar, cruza la trayectoria del primer l\u00e1ser dentro del cristal y refuerza la intensidad de ambos haces bifurcados.<\/p>\n

La interacci\u00f3n que se produce dentro del cristal hace que uno de los haces bifurcados pase a tener exactamente las mismas caracter\u00edsticas que el auxiliar, pero con una trayectoria invertida, lo que lo pone en un estado de reversi\u00f3n temporal, como si el haz auxiliar se reflejara en un espejo. Para demostrar esto, el grupo coloc\u00f3 un alero o reparo que bloque\u00f3 la mitad del haz auxiliar. La otra mitad del haz conjugado fue entonces bloqueada. “Exactamente como si fueran im\u00e1genes en un espejo”, dice el coordinador.<\/p>\n

El poder del cristal
\n<\/strong>Ribeiro es un ingeniero electricista que mand\u00f3 a las nubes un empleo de mantenimiento de aviones y alz\u00f3 vuelo en un posgrado en la Universidad Federal de Minas Gerais (UFMG). Se doctor\u00f3 en 1995, pas\u00f3 una temporada en la \u00c9cole Normale Sup\u00e9rieure de Par\u00eds y se instal\u00f3 en 1998 en R\u00edo con el objetivo de transferirle su visi\u00f3n experimental a un grupo de f\u00edsicos te\u00f3ricos. Despu\u00e9s mont\u00f3 el laboratorio – con recursos del Ministerio de Ciencia y Tecnolog\u00eda, de la Fundaci\u00f3n de Apoyo a la Investigaci\u00f3n del Estado de R\u00edo de Janeiro (Faperj, sigla en portugu\u00e9s) y de la Fundaci\u00f3n Universitaria Jos\u00e9 Bonif\u00e1cio (FUJB) – y estrech\u00f3 lazos, uno de \u00e9stos con el profesor Paulo Nussenweig, del Instituto de F\u00edsica de la Universidad de S\u00e3o Paulo (IF-USP).<\/p>\n

El trabajo del equipo se basa en las propiedades especiales que la luz adquiere en el interior de un cristal especial en forma de cubo, con aristas de un cent\u00edmetro. All\u00ed se forman las part\u00edculas gemelas – o fotones enmara\u00f1ados, uno de los fen\u00f3menos m\u00e1s bizarros del mundo de las part\u00edculas. Una vez creados los pares de fotones, cualquier acci\u00f3n efectuada en uno de \u00e9stos afecta instant\u00e1neamente a la part\u00edcula compa\u00f1era, aunque \u00e9sta se encuentre a millones de kil\u00f3metros de distancia. Por eso ya han sido comparados, en tono de broma, al vud\u00fa, hechizo que hace que la v\u00edctima sienta instant\u00e1neamente acciones ejecutadas a distancia – agujas clavadas en un mu\u00f1eco de trapo causar\u00edan dolor en una persona en los puntos en los que el mu\u00f1eco recibe las punciones.<\/p>\n

Como en ese caso, el fen\u00f3meno de los pares entrelazados es huidizo: el l\u00e1ser de helio y cadmio utilizado en la UFRJ emite luz violeta y, segundo tras segundo, dispara unos 10 mil billones de fotones que, tras penetrar en el cristal, se chocan contra espejos que absorben poqu\u00edsima luz y son captados por detectores capaces de indicar la llegada coincidente de cada uno de los pares. A cada segundo, los aparatos – instalados sobre una mesa con un sistema de amortiguadores que impide cualquier tipo de vibraci\u00f3n – producen alrededor de mil pares de fotones gemelos.<\/p>\n

Un mundo extra\u00f1o
\n<\/strong>Los fen\u00f3menos del mundo at\u00f3mico y molecular, habitado por las part\u00edculas gemelas, se rigen seg\u00fan las leyes de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, que parecen un contrasentido para quienes se atienen a las dimensiones del mundo visible. Part\u00edculas tales como los electrones y fotones se comportan como corp\u00fasculos y ondas al mismo tiempo y solo optan por uno de esos comportamientos cuando son observadas. Y existen otras cosas extra\u00f1as. Las part\u00edculas pueden ocupar dos posiciones en el espacio al mismo tiempo o despedazarseen numerosos fragmentos – u ondas – y aun as\u00ed mantener sus propiedades.<\/p>\n

Esto las diferencia de lo que sucede con los cuerpos macrosc\u00f3picos, que nunca revelan simult\u00e1neamente su posici\u00f3n y su velocidad. Estas peculiaridades llevaron a un intenso debate entablado entre los mayores cient\u00edficos del siglo XX. El comportamiento de los pares entrelazados perturbaba al f\u00edsico alem\u00e1n Albert Einstein (1879-1955), que clasific\u00f3 a esa uni\u00f3n instant\u00e1nea entre \u00e9stos como una “fantasmag\u00f3rica acci\u00f3n a distancia”.<\/p>\n

En un art\u00edculo de 1935, Einstein intent\u00f3 demostrar aquello que consideraba como la incoherencia de la teor\u00eda cu\u00e1ntica y previ\u00f3 que eso se resolver\u00eda cuando la teor\u00eda alcanzase la fase adulta. Como respuesta, el dan\u00e9s Niels Bohr (1885-1962), con quien Einstein mantuvo un debate durante tres d\u00e9cadas, demostr\u00f3 que el microuniverso at\u00f3mico agrede efectivamente al sentido com\u00fan y que aqu\u00e9llos que se aventurasen a estudiarlo deber\u00edan conformarse con esto. La historia parece otorgarle cierta ventaja a la Escuela de Copenhague, encabezada por Bohr: contrariando a la voluntad de Einstein, las menores entidades del universo contin\u00faan comport\u00e1ndose extra\u00f1amente.<\/p>\n

Perspectivas
\n<\/strong>Las m\u00e1quinas que pueden llegar a construirse a partir de los fotones entrelazados a\u00fan se encuentran en gestaci\u00f3n. Las computadoras cu\u00e1nticos, por ahora, no guardan semejanza alguna con las computadoras que conocemos. Y se han efectuado pruebas con criptograf\u00eda cu\u00e1ntica, pero nada hasta ahora que puede utilizarse en la transmisi\u00f3n segura de datos. En septiembre pasado, el equipo de Eugene Polzik, de la Universidad de Arhus, Dinamarca, le relat\u00f3 a la revista\u00a0Nature<\/em> que logr\u00f3 entrelazar dos nubes de cesio. Cada nube conten\u00eda alrededor de un bill\u00f3n de \u00e1tomos y su entrelazamiento es considerado como el primer paso para el teletransporte de part\u00edculas masivas.<\/p>\n

“El enmara\u00f1ado cu\u00e1ntico”, dice Ribeiro, “es la propiedad f\u00edsica que se encuentra detr\u00e1s de la realizaci\u00f3n del teletransporte. El teletransporte del estado de polarizaci\u00f3n de un fot\u00f3n fue realizado experimentalmente con la utilizaci\u00f3n de pares de fotones entrelazados o enmara\u00f1ados”. En tanto, el teletransporte de objetos mayores ser\u00eda bastante m\u00e1s complejo: el cuerpo humano, por ejemplo, tiene cerca de 10 25 (el n\u00famero 1 seguido de 25 ceros) \u00e1tomos: diez billones de veces el tama\u00f1o de las nubes gemelas.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Investigadores de la UFRJ renuevan experimento de la f\u00edsica cu\u00e1ntica con fotones","protected":false},"author":6,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[],"coauthors":[93],"class_list":["post-74473","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/74473","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/6"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=74473"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/74473\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=74473"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=74473"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=74473"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=74473"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}