{"id":78515,"date":"2004-08-01T00:00:00","date_gmt":"2004-08-01T00:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/2004\/08\/01\/la-accion-fantasmagorica\/"},"modified":"2015-04-30T13:04:40","modified_gmt":"2015-04-30T16:04:40","slug":"la-accion-fantasmagorica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/la-accion-fantasmagorica\/","title":{"rendered":"La acci\u00f3n fantasmag\u00f3rica"},"content":{"rendered":"

En un espacio millones de veces m\u00e1s peque\u00f1o que la punta de una aguja, la naturaleza se comporta de una manera muy curiosa. En ese mundo ultramicrosc\u00f3pico, dos o m\u00e1s part\u00edculas, o incluso dos o m\u00e1s conjuntos distintos de part\u00edculas, pueden compartir una propiedad peculiar, que constituye un reto a la intuici\u00f3n y, a veces, nos hace acordar de la telepat\u00eda. Planteada en 1935 y comprobada experimentalmente en la d\u00e9cada de 1960, esta propiedad especial llamada enmara\u00f1amiento o entrelazamiento cu\u00e1ntico,\u00a0quantum entanglement,<\/em> en ingl\u00e9s es una especie de pacto sellado que las part\u00edculas o los conjuntos de part\u00edculas mantienen entre s\u00ed para cumplir una determinada condici\u00f3n.<\/p>\n

Sin un correspondiente en el mundo macrosc\u00f3pico, gobernado por las leyes de la f\u00edsica planteadas por Isaac Newton, que explican la ca\u00edda de un mango maduro del \u00e1rbol en direcci\u00f3n al suelo, por ejemplo, esta propiedad parece un tanto oscura incluso para los f\u00edsicos, que a\u00fan no terminan de entenderla completamente. Pero el apoyo en una analog\u00eda ayuda a comprender este fen\u00f3meno, cuyos detalles ahora empiezan a aclararse, con la contribuci\u00f3n de f\u00edsicos de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp).<\/p>\n

Es m\u00e1s f\u00e1cil explicar el entrelazamiento cuando se dejan las part\u00edculas de lado y, como suele hacerlo el f\u00edsico Daniel Turolla Vanzella, de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP), se piensa en un par de dados, aqu\u00e9llos usados en los juegos de mesa. Primero es necesario entrelazarlos. Imag\u00ednese el lector entonces una m\u00e1quina de enmara\u00f1ar dados. Con los dados ya en el interior de un tal aparato ficticio, el paso siguiente consiste en elegir la caracter\u00edstica que dichos cubos han de compartir, por ejemplo: que las caras que est\u00e1n para arriba sumen siempre 7 luego de arrojar ambos dados.<\/p>\n

Una vez digitado el programa, se gira la manivela y…voil\u00e0:<\/em> un par de dados enmara\u00f1ados. Para hacer una prueba, se arroja el primer dado sobre la mesa y la faz superior muestra un 2. El entrelazamiento ajustado garantiza que, al lanzar el segundo dado, solamente puede dar como resultado la superficie con el n\u00famero 5.Si nuevamente se tira uno de estos dados y \u00e9ste para con la cara del 6 para arriba, el otro, por supuesto, exhibir\u00e1 el n\u00famero 1. Y lo m\u00e1s curioso: antes de lanzar cualquiera de los dados, no es posible saber cu\u00e1l ser\u00e1 el n\u00famero que cada uno de ellos mostrar\u00e1 individualmente, cada dado puede caer con cualquiera de las seis caras para arriba. Reci\u00e9n despu\u00e9s de que se tira uno de los dados, el otro ha de exhibir obligatoriamente la cara que, sumada a la anterior, d\u00e9 como resultado el n\u00famero 7.<\/p>\n

Pero, aqu\u00e9llos que no se convencen de que las part\u00edculas pueden comportarse de esta manera no constituyen excepciones. El f\u00edsico Albert Einstein, que previ\u00f3 este fen\u00f3meno en 1935 en el marco de un estudio realizado junto con Boris Podolsky y Nathan Rosen, tambi\u00e9n observaba el enmara\u00f1amiento con desconfianza.Aunque resulta imposible que los dados de mesa, como as\u00ed tambi\u00e9n todos los objetos macrosc\u00f3picos, presenten este comportamiento en realidad, los experimentos realizados en laboratorio confirman que es efectivamente as\u00ed que la naturaleza se comporta en el mundo de las part\u00edculas, en el cual las distancias se miden en nan\u00f3metros (millon\u00e9simas de mil\u00edmetro), seg\u00fan explica el f\u00edsico Antonio de Toledo Piza, de la USP.<\/p>\n

En el marco de dos estudios te\u00f3ricos publicados a comienzos de este a\u00f1o, los f\u00edsicos Carlos Escobar y Daniel Rigolin, de la Unicamp, ayudan a develar las sutilezas del enmara\u00f1amiento cu\u00e1ntico. En l\u00edneas generales, ellos verificaron que la intensidad del enmara\u00f1amiento entre dos componentes de un sistema, ya sean dos part\u00edculas distintas o dos conjuntos de part\u00edculas, disminuye acorde aumenta la distancia entre un componente y otro. De vuelta a los dados, es como si el enmara\u00f1amiento se debilitase a medida que un dado es arrojado lejos del otro, reduci\u00e9ndose as\u00ed la certeza de que la segunda pieza mostrar\u00e1 la cara del 5 hacia arriba tan pronto como la primera revele el n\u00famero 2.<\/p>\n

Otro descubrimiento indica que la intensidad o el grado de entrelazamiento entre componentes con niveles de energ\u00eda diferentes es menor que entre componentes con niveles de energ\u00eda similar. Quiz\u00e1 otra comparaci\u00f3n ayude tambi\u00e9n en este caso. La confiabilidad de que el pacto entre los dados se plasmar\u00e1 es menor cuando uno de \u00e9stos es sacudido con mayor energ\u00eda, y el otro con menos fuerza, que cuando se agita a ambos con las mismas ganas. As\u00ed, la certeza de que los dados presentar\u00e1n el resultado programado, 7 en la suma, es mayor cuando ambos son agitados muy intensamente o incluso con intensidad menor, siempre y cuando se mantenga el mismo vigor.<\/p>\n

En un laboratorio de f\u00edsica, por supuesto que no hay investigadores tirando dados sobre la mesa. En cambio, ellos barajan diferentes conjuntos de part\u00edculas de carga el\u00e9ctrica negativa (electrones), que se mueven alrededor de los n\u00facleos de los \u00e1tomos, o tambi\u00e9n haces de l\u00e1ser, conjuntos de miles millones de part\u00edculas de luz o fotones. Sin embargo, el comportamiento de las part\u00edculas no difiere de aqu\u00e9l de los dados dotados de esa propiedad casi m\u00e1gica.<\/p>\n

\u00bfParece complicado? Quiz\u00e1s lo sea. As\u00ed y todo, esta propiedad f\u00edsica hace viable el desarrollo de tecnolog\u00edas futuristas como la teletransportaci\u00f3n cu\u00e1ntica, tal como se denomina a la transferencia de informaciones propias de una part\u00edcula a otra alejada, nada que ver, al menos por ahora, con la c\u00f3moda forma de viajar de la serie\u00a0Viaje a las estrellas<\/em> , porque la part\u00edcula no es transmitida en el proceso, sino que s\u00ed lo son sus caracter\u00edsticas.<\/p>\n

Se cree tambi\u00e9n que esta propiedad permitir\u00eda la producci\u00f3n comercial de sistemas ultraseguros de codificaci\u00f3n de informaci\u00f3n: la criptograf\u00eda cu\u00e1ntica. Los sistemas de criptograf\u00eda actuales, como los empleados por los bancos, se basan en la mezcla de los datos que deben transmitirse, que solamente puede leerlos aqu\u00e9l que conozca una clave num\u00e9rica, que es un n\u00famero de miles de d\u00edgitos que brinda acceso a la informaci\u00f3n correcta. En tanto, la criptograf\u00eda cu\u00e1ntica se vale de las propiedades de las part\u00edculas para codificar la informaci\u00f3n. As\u00ed, el mensaje se vuelve inviolable, ya que ante el m\u00e1s sutil intento de espionaje altera la informaci\u00f3n ?tal como fuera consagrado en el Principio de la Incertidumbre, formulado por el f\u00edsico Werner Heisenberg, y denuncia al ladr\u00f3n.<\/p>\n

Poco a poco, la teor\u00eda va llegando a la pr\u00e1ctica, aunque en forma experimental. El primer f\u00edsico que demostr\u00f3 en 1997 el teletransporte cu\u00e1ntico, el austr\u00edaco Anton Zeilinger, de la Universidad de Viena, lleg\u00f3 en abril pasado a otro logr\u00f3 notable: emple\u00f3 fotones entrelazados para codificar informaciones durante la transferencia de una donaci\u00f3n de 3 mil euros (cerca de 12 mil reales) de la municipalidad de Viena a la cuenta del laboratorio en el banco Austria Creditanstalt, en lugar del sistema de criptograf\u00eda usual del banco.<\/p>\n

Los dos estudios brasile\u00f1os contribuyen a la comprensi\u00f3n de ese fen\u00f3meno al mostrar de qu\u00e9 manera el entrelazamiento cu\u00e1ntico se comportar\u00eda en condiciones m\u00e1s cercanas a las reales. Dichos trabajos, publicados enPhysical Review A<\/em> , cobraron relieve en dos publicaciones virtuales de referencia en el \u00e1rea: el\u00a0Virtual Journal of Cuantum Information<\/em> y elVirtual Journal of Nanoscale Science and Technology<\/em> .<\/p>\n

En el art\u00edculo de 13 de enero, Escobar y su alumno de doctorado Gustavo Rigolin evaluaron la intensidad del enmara\u00f1amiento entre conjuntos de part\u00edculas con un patr\u00f3n distinto de energ\u00edas; haces de l\u00e1ser de colores diferentes, como el rojo y el azul, por ejemplo, los colores se determinan seg\u00fan el nivel de energ\u00eda con que vibran los fotones, como los datos agitados con intensidades distintas.<\/p>\n

Debido a la dificultad dos c\u00e1lculos, no se lleg\u00f3 a valores exactos del grado de enmara\u00f1amiento en ese caso. Pero Escobar y Rigolin plantearon dos formas diferentes de calcular el l\u00edmite m\u00ednimo a partir del cual se puede considerar que esos conjuntos de part\u00edculas est\u00e1n entrelazados. En ese estudio, verificaron tambi\u00e9n que el nivel de entrelazamiento entre conjuntos de part\u00edculas con niveles de energ\u00eda distintos, o que se encuentran en estados no sim\u00e9tricos, como dicen los f\u00edsicos, es inferior al alcanzado por conjuntos de part\u00edculas con el mismo nivel de energ\u00eda (estados sim\u00e9tricos).<\/p>\n

De otra manera, los f\u00edsicos ayudaron a determinar la intensidad m\u00ednima de esa conexi\u00f3n tan di\u00e1fana cuanto \u00edntima, clasificada por el propio Einstein hace casi 70 a\u00f1os como una acci\u00f3n fantasmag\u00f3rica a distancia. Es un avance considerable con relaci\u00f3n a lo obtenido por el equipo de Reinhard Werner, de la Universidad T\u00e9cnica de Braunschweig, Alemania, que en 2003 determin\u00f3 el grado de entrelazamiento para conjuntos de part\u00edculas en estados sim\u00e9tricos, como lo son dos haces de l\u00e1ser del mismo color.<\/p>\n

Los resultados del equipo de Campinas son importantes, pues significan un paso en direcci\u00f3n a lo que sucede en la realidad. De manera diferente a lo que pasa en las previsiones te\u00f3ricas, que tienen en cuenta condiciones ideales, en la pr\u00e1ctica existen interferencias de todo tipo, e incluso la calidad de la fibra \u00f3ptica puede alterar el patr\u00f3n de energ\u00eda de l\u00e1ser que transporta.<\/p>\n

Por tal raz\u00f3n, conocer el l\u00edmite a partir del cual los conjuntos de part\u00edculas en estados no sim\u00e9tricos comparten esta propiedad es esencial para la creaci\u00f3n de sistemas verdaderamente eficientes de criptograf\u00eda, teletransportaci\u00f3n o computaci\u00f3n cu\u00e1ntica. Asimismo, cuanto m\u00e1s enmara\u00f1ados est\u00e1n los conjuntos de part\u00edculas, m\u00e1s \u00fatiles son desde el punto de vista tecnol\u00f3gico, pues el grado de entrelazamiento est\u00e1 directamente relacionado con la facilidad de manipular la informaci\u00f3n, por ejemplo: para c\u00e1lculos en una futura computadora cu\u00e1ntica, o a la probabilidad de hacerla llegar \u00edntegra a su destino en el teletransporte cu\u00e1ntico, explica Rigolin.<\/p>\n

En el segundo art\u00edculo, publicado el 9 de abril, Escobar, Rigolin y Lea Ferreira dos Santos, en la actualidad investigadora de la Universidad del Estado de Michigan, Estados Unidos, analizaron de qu\u00e9 manera el grado de entrelazamiento var\u00eda en un sistema que simula a un procesador cu\u00e1ntico. En lugar de fotones, los f\u00edsicos emplearon como modelo el control de caracter\u00edsticas de electrones mediante la alteraci\u00f3n del campo magn\u00e9tico. En una hilera \u00fanica de electrones dispuestos uno al lado del otro a distancias iguales, como las cuentas de un collar estirado, el grado de entrelazamiento disminuye tanto como aumenta la distancia.<\/p>\n

Quiz\u00e1s sea m\u00e1s f\u00e1cil pensar en una serie de bolas de pool dispuestas a los largo de una l\u00ednea en el siguiente orden: blanca, marr\u00f3n, verde, amarilla, azul, rosa, roja y negra. El equipo de la Unicamp vio que la intensidad de esa interacci\u00f3n entre el electr\u00f3n en la posici\u00f3n de la bola blanca y el de la posici\u00f3n de la marr\u00f3n puede alcanzar el 80% del grado m\u00e1ximo de entrelazamiento posible, mientras que ese nivel se ubica en torno al 60%, entre el electr\u00f3n en el lugar de la blanca y el ubicado en la posici\u00f3n de la bola verde, y as\u00ed sucesivamente.<\/p>\n

En ese mismo trabajo, surgi\u00f3 un resultado inesperado. Los f\u00edsicos constataron que, en algunos casos, la intensidad del entrelazamiento alcanza los grados m\u00e1s bajos cuando el campo magn\u00e9tico cercano a cada electr\u00f3n var\u00eda de manera aleatoria (en r\u00e9gimen ca\u00f3tico), m\u00e1s que en la situaci\u00f3n en donde los campos magn\u00e9ticos son homog\u00e9neos, precisamente lo contrario de lo que indicaban los estudios anteriores.<\/p>\n

Asimismo, los niveles m\u00e1ximos de entrelazamiento surgieron en la transici\u00f3n entre el r\u00e9gimen ca\u00f3tico y el homog\u00e9neo (no ca\u00f3tico). Es un nivel de detalle fundamental para determinar cu\u00e1n confiable ser\u00eda un procesador cu\u00e1ntico real construido de acuerdo con ese modelo en un material semiconductor, como pueden ser electrones aprisionados en puntos cu\u00e1nticos (pir\u00e1mides de pocos nan\u00f3metros de altura) de arsenuro de indio depositado sobre arsenuro de galio. “Lo ideal es mantener el campo magn\u00e9tico homog\u00e9neo, pero en sistemas como \u00e9ste, cualquier imperfecci\u00f3n en el material vuelve al r\u00e9gimen ca\u00f3tico”, dice Rigolin.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Un equipo de Campinas describe el fen\u00f3meno que hace posible la criptograf\u00eda cu\u00e1ntica","protected":false},"author":16,"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":[105],"class_list":["post-78515","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\/78515","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\/16"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=78515"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/78515\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=78515"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=78515"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=78515"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=78515"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}