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1/3/09 - DJ:

¿Tienes ojo para el entrelazamiento?

Tiempo estimado de lectura: 3 min. 39 seg.

Los experimentos que revelan la rareza del mundo cuántico usualmente involucran equipos precisos y altamente especializados. Pero ahora, científicos de Suiza y Reino Unido propusieron una forma de usar la visión humana para observar el efecto. Fotones entrelazados

El experimento, que todavía debe ser realizado en un laboratorio, involucraría entrelazar un par de fotones y luego crear miles de copias idénticas de uno.

¿Qué es el entrelazamiento?
El entrelazamiento cuántico es una propiedad predicha en 1935 por Einstein, Podolsky y Rosen, formulada en la Paradoja EPR. Se trata de un fenómeno en el cual los estados cuánticos de los objetos de un sistema están correlacionados con los estados cuánticos de los demás objetos del sistema. Por ejemplo, si dos partículas están entrelazadas, sus estados cuánticos serán inversos. Si el espín de una es arriba, la otra tendrá espín abajo.
Lo que es todavía mucho más extraño, es que este "entrelazamiento" se daría independientemente de la separación espacial de las dos partículas. Y esto implica la transportación "instantánea" de los estados cuánticos de una partícula a la otra. Y aquí "instantáneo" implica "más rápido que la velocidad de la luz".
Esta extraña característica cuántica fue criticada por Einstein y su mentada Paradoja EPR no era más que un intento de demostrar su invalidez. A pesar de esto, desde entonces, se han llevado a cabo muchos experimentos que están de acuerdo a los postulados cuánticos. De hecho, el entrelazamiento cuántico es utilizada tanto en computación cuántica como en criptografía cuántica.

Hay que decir, además, que esta "comunicación instantánea" no se da en los sistemas clásicos. No se puede, hasta donde se sabe, transmitir información clásica a una velocidad superior a la de la luz. Claro que, si se aplicara a los sistemas macroscópicos, podría tener algunas implicancias muy románticas.

El nuevo experimento, propuesto por Nicolas Grisin y colegas de la Universidad de Ginebra y la Universidad de Bristol, involucraría crear un par de fotones entrelazados. Esto puede hacerse, por ejemplo, al pasar luz a través de un cristal no lineal en la que un fotón de alta energía es absorbido, seguido de la emisión de dos fotones de baja energía.

Uno de los fotones es luego "clonado" para crear miles de fotones idénticos. Esto es hecho por emisión estimulada -el mismo proceso que en un láser- donde el fotón original es enviado a través de un medio óptico bombeado.

Como los clones son creados en un proceso cuántico coherente, produce un pulso de luz suficientemente intenso para ser visto a simple vista. Medir la polarización del pulso revelará, entonces, la polarización del segundo fotón.

Clonando fotones

El equipo propone medir la polarización del pulso al pasarlo por un filtro, que permite pasar a la luz con polarización paralela y desvía la luz con polarización perpendicular en 90 grados. Dos observadores humanos -uno mirando a lo largo del camino paralelo y otro al camino perpendicular- podrán determinar la polarización de cada pulso.

Mientras tanto, la polarización del segundo fotón del par será determinada al pasarlo por un filtro similar monitoreado por dos detectores.

Si el experimento es un éxito, los humanos deberían ser capaces de predecir el resultado de la medición del segundo fotón basados en la observación de la polarización del pulso. En otras palabras, si el pulso está polarizado verticalmente, el segundo fotón estará polarizado horizontalmente.

Mientras el entrelazamiento en fotones fue observado hace más de 30 años, Gisin hace hincapié en una importante distinción entre este experimento y los anteriores. En trabajos previos, la elección de la medición que fuerza el par entrelazado a distintos estados de polarización es realizada antes que el estado sea amplificado a un nivel en el que pueda ser percibido por un observador humano. Por ejemplo, un fotón es pasado por un filtro de polarización y luego convertido en un pulso eléctrico amplificado por un detector.

En contraste, en este experimento, el estado de entrelazamiento es amplificado a un nivel humano antes de que la medición sea hecha, llevando al observador un paso más cerca del extraño mundo de la mecánica cuántica. Gisin cree que si tiene éxito, el experimento podría ser extendido al clonar el segundo fotón entrelazado y usar un total de cuatro observadores humanos para verificar el entrelazamiento.

Experimento elegante
Seth Lloyd, del Instituto de Tecnología de Massachusetts, dijo a physicworld.com que la propuesta "hace un servicio considerable al diseñar un experimento elegante donde el ojo humano funciona en una forma muy eficiente como un detector de entrelazamiento". También apuntó que el ojo es un detector de luz extremadamente eficiente, por lo que no es sorprendente que pueda ser usado para detectar el entrelazamiento.

De acuerdo a Gisin, los desafíos involucrados en la realización del experimento están principalmente relacionados con el proceso de clonación. "El clonado no puede ser perfecto", explicó, añadiendo que emisiones espontáneas no deseadas durante la clonación podrían crear un significativo número de fotones no entrelazados.

El problema puede ser reducido usando una técnica llamada clonación de "fase covariante", pero no eliminada. Como resultado, el experimento debería ser repetido muchas veces antes que los observadores vean suficientes pulsos entrelazados para verificar el efecto.

Otro desafío, según Gisin, es producir pulsos clonados de luz verde, a la que el ojo es más sensible. La mayoría de los sistemas de clonación actualmente producen fotones en infrarrojo.

"Primero planeamos amplificar el fotón para que pueda ser visto, el resto debería ser relativamente sencillo", añadió finalmente.


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Crédito imágenesSobre las imágenes
Fotones entrelazados:M Reck y P G Kwiat

Un fotón es amplificado a través de clonación por emisión estimulada en un cristal no lineal (bloque rosa). Los clones son separados en dos modos de polarización ortogonal por un filtro (bloque azul) y cada modo es detectado por el ojo humano. La polarización puede ser variada con la ayuda de una placa de onda (bloque verde)
Crédito:Nicolas Gisin


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