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Salvando las distancias en física cuántica (II)

He aquí un motivo por el que algunos físicos aún no creen que los experimentos de entrelazamiento cuántico, como el de Hanson que mencioné ayer, demuestren la acción a distancia entre partículas: las mediciones sobre estas se llevan a cabo solo unos nanosegundos después de que ambas se hayan separado. Esto, sostienen los críticos, podría dar pie a que recuerden esa programación previa, ese guión que ambas estarían interpretando según lo acordado.

Así pues, lo único que un investigador puede hacer es tratar de fijar condiciones experimentales restrictivas en exceso, de una forma que convenza incluso a los más escépticos; como si un mago actuara desnudo para demostrar fehacientemente que no lleva nada escondido en la ropa. Para muchos físicos, la prueba de Hanson llega a este nivel, y por tanto basta para certificar oficialmente el nacimiento de la acción a distancia. Pero no para todos.

Ilustración artística del cuásar ULAS J1120+0641, el más distante conocido hasta ahora. Imagen de ESO/M. Kornmesser vía Wikipedia.

Ilustración artística del cuásar ULAS J1120+0641, el más distante conocido hasta ahora. Imagen de ESO/M. Kornmesser vía Wikipedia.

Con el fin de zanjar el debate, el físico del Instituto Tecnológico de Massachusetts David Kaiser se propone llevar a cabo lo que considera el experimento definitivo: medir dos fotones procedentes de estrellas distantes del universo, dos partículas que han estado separadas durante miles de millones de años. Es del todo imposible, argumenta Kaiser, creer razonablemente que las partículas puedan mantener ninguna clase de coordinación a través de toda la historia del universo. Si funciona, quienes aún creen que la acción a distancia es magia, ese efecto “spooky” o truculento que decía Einstein, deberán aceptar que se trata de ciencia real.

Sin embargo, Hanson no está de acuerdo en que el experimento de Kaiser vaya a demostrar nada que el suyo no haya probado ya. Otro de los críticos de la acción a distancia, el australiano Michael Hall, aducía que es difícil, incluso en un caso como el de Kaiser, asegurar una total independencia de las mediciones, ya que podría existir un sesgo provocado por algún tipo de correlación que se nos escapa entre los aparatos y aquello que miden, las partículas. “Por ejemplo, no todos los fotones detectados podrían proceder de las fuentes cósmicas a las que apuntan los telescopios; algunos vendrán de luz extraviada”, me escribía Hall en un correo electrónico. Además, proseguía Hall, “debería tener que asumirse que no se ha actuado de ninguna manera sobre los fotones a través de una causa común en el pasado relativamente reciente de los dos detectores utilizados”.

Hanson está de acuerdo en esto último: por mucho que los emisores de las partículas, las estrellas, estén separados en el espacio por miles de millones de años luz, y en el tiempo por miles de millones de años, los detectores no lo van a estar: ambos, y por tanto las partículas al medirlas, estarán aquí, en la Tierra. Con lo cual, razona el físico holandés, y puestos a ponernos escrupulosos, el experimento de Kaiser tampoco descartaría una posible relación causal entre los medidores y los sistemas medidos. “Ningún experimento puede probar que los ajustes de las mediciones fueron elegidos al azar, y ningún experimento puede probar que los ajustes están determinados por la luz estelar de una galaxia distante”, dice Hanson.

Para solventar este inconveniente, Hall apuntaba una propuesta: “Sería interesante tener un experimento en el que los propios detectores estuvieran separados por una gran distancia; la distancia Tierra-Luna sería un buen comienzo, ¡si alguna vez conseguimos llevar astronautas ahí arriba de nuevo! Marte sería aún mejor”. Pero aunque Hall y Hanson coincidan en la objeción a la propuesta de Kaiser, no lo hacen en sus consecuencias. Para el holandés, la conclusión es que es imposible llevar más allá la finura y la pulcritud de los experimentos de acción a distancia, ni siquiera llevando un detector a Marte: “Uno puede hacer el experimento de forma diferente, pero no será mejor que lo que ya hemos hecho; no queda ninguna fisura que pueda cerrarse experimentalmente”.

Lo que subyace a toda esta discusión, opina Hanson, es que algunos de los críticos no están discutiendo posibles deficiencias experimentales, sino la interpretación del propio teorema de Bell, explicado en bruto en mi artículo de ayer y que inspira los experimentos de entrelazamiento cuántico que ponen a prueba la acción a distancia. “Esta es una discusión teórica completamente independiente de nuestro experimento”, precisa Hanson. “Uno puede eliminar cualquiera de los muchos supuestos subyacentes en la derivación de la desigualdad de Bell”. “Pero estoy bastante seguro de que nadie podría diseñar un escenario que los abordara en ningún otro experimento”, prosigue, y concluye: “Nuestro experimento cierra todas las fisuras que pueden cerrarse; el resto no pueden distinguirse experimentalmente, y por tanto son parte intrínseca de las teorías”.

Dicho de otro modo: tal vez algunos físicos jamás acepten ninguna demostración empírica del teorema de Bell porque piensan que es indemostrable, o bien porque en el fondo piensan que es incorrecto. Y tal vez es comprensible que exista un cierto horror vacui, un miedo al vacío que el reconocimiento de la acción a distancia abriría en nuestro entendimiento de la física de la naturaleza y que no sería inmediato rellenar, dado que la actual formulación de la mecánica cuántica impide la posibilidad de su existencia.

Uno de los defensores de la acción a distancia, el estadounidense John Cramer, que está tratando de poner a prueba la comunicación no local entre partículas, me hacía notar que el problema parte del hecho de que esta prohibición no es algo que se haya demostrado, sino que se dio por sentado desde el principio y se integró en la definición de las reglas del juego: “Hay pruebas de que los creadores originales de la actual formulación utilizaron la imposibilidad de la señalización no local como directriz, y la incorporaron en el formalismo”, decía. “Si se hiciera una reformulación más imparcial de la mecánica cuántica eliminando este sesgo intrínseco, podría proporcionarnos una indicación de cómo se podría llevar a efecto la señalización no local”.

En realidad la solución teórica a lo anterior ya podría existir. Algunos físicos han mostrado que ciertas modificaciones a la mecánica cuántica actual (técnicamente se llama no-linealidad) permitirían que la comunicación superluminal –más rápida que la luz– encaje, pero hasta ahora ningún experimento ha demostrado que este enfoque sea válido. Claro que para los partidarios del modelo actual es al revés: dado que la comunicación superluminal no existe, la modificación propuesta no puede ser correcta, y por lo tanto nunca se demostrará. Las apuestas están abiertas.

Salvando las distancias en física cuántica (I)

El entrelazamiento cuántico es uno de los argumentos más palpitantes que se están ventilando hoy en el mundo de la ciencia, quizá lo más parecido a una revolución científica que tenemos ahora en ciernes y a la vista. No por la novedad del problema, pero sí por un cada vez más firme vislumbre de una solución que refuta al gran Einstein, como repasé hace unos días en un reportaje.

¿Acción a distancia? Imagen de Wikipedia.

¿Acción a distancia? Imagen de Wikipedia.

El hecho de que dos partículas cuánticas distanciadas puedan comportarse como un ballet sincronizado a ciegas, aparentemente comunicándose entre ellas por un mecanismo instantáneo, es decir, más rápido que la luz, es un fenómeno que ya hizo a Einstein rascarse su alborotada mata de pelo.

Precisamente porque nada puede, o podía, viajar más aprisa que la luz, el alemán no se lo creía: aquello no era ciencia, sino algo spooky, que viene a significar truculento o siniestro. Al fin y al cabo, precisamente él había construido la relatividad general, demostrando que la gravedad no actuaba a distancia, sino a través de un campo.

Nada puede actuar a distancia, pensaba Einstein, por lo que debía de existir un secreto solo conocido y compartido por las propias partículas, un conjunto de “variables ocultas” desconocidas e inaccesibles para la mecánica cuántica y que funcionaban cuando las partículas estaban juntas antes de separarse, y no a distancia. En otras palabras: las partículas conspiraban entre ellas de manera que ya sabían lo que harían después, sin que hubiera ninguna comunicación. Claro que no es fácil imaginar cómo podrían ponerse de acuerdo previamente para que una dijera “ay” exactamente cuando los investigadores pincharan a la otra; de ahí que fueran variables ocultas.

El de la posible acción a distancia fue uno de los problemas más erizados de la física durante gran parte del siglo XX; al menos, para quienes veían ahí un problema. Claro que a partir de 1964 ya nadie pudo mirar para otro lado: aquel año John Bell demostró que toda posible teoría de variables locales se quedaba corta a la hora de sostener lo que la mecánica cuántica podía hacer. Estas desigualdades comenzaron a convertirse en objeto de experimentación a partir de los años 70, y no han dejado de serlo hasta hoy.

Mientras los experimentos, uno detrás de otro, han ido cimentando la idea de que la acción a distancia parece ser real, no todos los físicos se han dejado convencer con la misma facilidad. El problema reside en que no es fácil demostrar que absolutamente todos los parámetros del experimento se están poniendo a prueba y no se han dado por hecho previamente.

Por poner un ejemplo sencillo, los ensayos clínicos escrupulosamente diseñados requieren un doble ciego: ni los médicos ni los pacientes saben quién está tomando la medicación y a quién se le ha administrado solo un placebo. Pero ¿quién ha hecho la selección? ¿Cómo la ha hecho? ¿Se puede asegurar al cien por cien que la distribución ha sido de verdad aleatoria y que nadie está enterado de qué paciente está tomando qué? ¿O puede haber existido algún sesgo o pequeña trampa, aunque sea involuntaria? Todo el que quisiera ponerse excesivamente tiquismiquis (qué gran palabra) a la hora de criticar un ensayo clínico podría cuestionar si el doble ciego realmente lo fue, o si algo de lo que los investigadores dicen o creen demostrar estaba en realidad ya determinado por las condiciones de partida del estudio.

En el caso de los experimentos sobre las desigualdades de Bell, estos resquicios han sido difíciles de rellenar. Pero para muchos físicos, el reciente estudio dirigido por Ronald Hanson, de la Universidad Tecnológica de Delft (Holanda), ha terminado por taparlos definitivamente. Hanson separó las partículas por más de un kilómetro y añadió una especie de venda más a los ojos de los aparatos para garantizar que las mediciones no se entendían entre ellas a espaldas de los investigadores, casi blindando la fidelidad de las observaciones.

El resultado, publicado en Nature, ha terminado de convencer a muchos de que nuestro universo, y con él, todo lo que conocemos, emplea de forma intensiva y rutinaria un “truculento” mecanismo de influjo a distancia que nosotros no podemos emplear para comunicarnos, pero sí las partículas subatómicas. ¿Es o no es una revolución? Lo realmente revolucionario no consiste en hacerle un Nelson a Einstein, que sería algo bastante feo e irreverente, sino en cambiar la idea que tenemos sobre cómo funciona la naturaleza.

Sin embargo, el experimento de Hanson aún no ha convencido a todos. Como Hanson se ha ocupado de recalcarme, y con toda la razón, ninguna de las críticas presenta objeción a su diseño experimental ni a sus resultados; todos los físicos a los que consulté los consideran impecables. Pero de cara a su interpretación, hay quienes piensan que aún queda una grieta por tapar antes de asegurar que no queda ninguna posible gotera. La explicación, mañana.