Los experimentos que revelan la extrañeza del mundo cuántico normalmente implican un equipo preciso y altamente especializado.
Pero ahora, físicos de Suiza y el Reino Unidos han propuesto una forma de usar la visión humana para observar el efecto puramente cuántico
del “entrelazamiento”.
El experimento – que aún tiene que llevarse a cabo en el laboratorio — implicaría entrelazar un par de fotones y crear miles de copias idénticas del par de tal forma que pudiesen ser vistos por el ojo humano.
Las partículas entrelazadas tienen una relación mucho más fuerte de lo que permite la mecánica clásica. Por ejemplo, la polarización de un fotón se revela de forma instantánea midiendo la polarización en su compañero entrelazado, independientemente de la distancia entre los fotones.
El nuevo experimento, propuesto por Nicolas Gisin y sus colegas de la Universidad de Ginebra y la Universidad de Bristol, implicaría primero crear un par de fotones entrelazados. Esto podría hacerse, por ejemplo, haciendo pasar la luz a través de un cristal no lineal en el que un fotón de una energía más alta es absorbido, seguido de la emisión de dos fotones de menor energía (arXiv:0902.2896).
Clonando fotones
Uno de los fotones entonces es “clonado” para crear miles de fotones idénticos. Esto se realiza mediante emisión estimulada — el mismo proceso que hay tras un láser — a través del cual el fotón original es enviado a través de un medio óptico de bombeo.
Debido a que los clones se crean en un proceso cuántico coherente, se produce un pulso de luz que es lo bastante intenso para ser visto al ojo desnudo — aunque está entrelazado con el segundo fotón original. Medir la polarización del pulso, por tanto, revelará la polarización del segundo fotón.
El equipo propone medir la polarización del pulso haciéndolo pasar a través de un filtro polarizador, el cual permite que la luz con polarización paralela pase mientras que desvía la luz con una polarización perpendicular de 90°.
Dos observadores humanos — uno observando a lo largo del camino paralelo y otro del perpendicular — podrían determinar la polarización de cada pulso.
Mientras tanto, la polarización del segundo fotón del par se determinaría haciéndolo pasar a través de un filtro polarizador similar que está monitorizado por dos detectores de fotones sensibles.
Predecir la salida
Si el experimento tiene éxito, los humanos deberían ser capaces de predecir la salida de la metida en el segundo fotón basándose en la polarización observada del pulso. En otras palabras, si el pulso está polarizado verticalmente, el segundo fotón estará horizontalmente polarizado.
Aunque el entrelazamiento en los fotones se observó por primera vez hace
30 años, Gisin se apresura a apuntar una distinción importante entre este y los experimentos anteriores.
En trabajos anteriores, el elección de la medida que fuerza al par entrelazado a dos estados de polarización distintos se realiza antes de que el estado sea amplificado a un nivel donde puede ser percibido por el observador humano.
Por ejemplo, un único fotón se pasa a través de un filtro polarizador y entonces se convierte en un pulso eléctrico amplificado mediante un detector.
Por el contrario, en este experimento el estado entrelazado se amplifica al nivel humano antes de que se haga la medida — llevando de forma efectiva al observador un paso más cerca del extraño mundo de la mecánica cuántica.
Es más, Gisin cree que, si tiene éxito, el experimento podría extenderse a clonar el segundo fotón entrelazado y usar un total de cuatro observadores humanos para verificar el entrelazamiento.
‘Experimento elegante’
Seth Lloyd del Instituto Tecnológico de Massachusetts dijo a physicsworld.com que la propuesta “hace un servicio considerable ideando un experimento elegante donde el ojo humano funciona de una forma muy eficiente como detector de entrelazamiento”. No obstante, señala que el ojo es un detector de luz extremadamente eficiente, por lo que no es sorprendente que pudiera usarse para detectar entrelazamiento.
Efectivamente, los retos implicados en realizar el experimento están mayormente relacionados con el proceso de clonación, de acuerdo con Gisin.
“La clonación no puede ser perfecta”, explicó, añadiendo que las emisiones no deseadas espontáneas durante la clonación crearía un número significativo
de fotones que no estaban entrelazados.
Este problema podría reducirse usando una técnica llamada clonación
de “fase covariante”, pero no eliminarse.
Como resultado, el experimento habría que repetirlo muchas veces antes de que los observadores viesen suficientes fotones entrelazados para verificar el efecto.
Otro reto, de acuerdo con Gisin, es producir pulsos clonados de luz verde,
a los cuales es más sensible el ojo. La mayor parte de los sistemas de clonación actualmente producen fotones en el infrarrojo.
“Primero planeamos amplificar el fotón de forma que pudiera verse”,
“El resto debería ser relativamente fácil”.
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