jueves, 12 de noviembre de 2015

Incumpliendo Bell sin lagunas

Realizan un experimento en el que no se cumplen las desigualdades de Bell y que además está libre de lagunas. Con ello vuelve a triunfar la Mecánica Cuántica frente a las variables ocultas.

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Una de las cosas que más molestaba a Einstein de la Mecánica Cuántica (MC) es lo que llamó “aterradora (spooky) acción instantánea a distancia”. 
Según esto, dos partículas correlacionadas cuánticamente que parten en sentidos opuestos de un mismo punto tendrán sus estados cuánticos relacionados de tal modo que si colapsamos la función de onda de una de ellas el estado de la otra queda determinado. Básicamente la función de ondas es global para las dos y su colapso debe ser instantáneo.

En un principio parece que hay una acción a mayor velocidad de la luz, pero este acto no transmite información y, por tanto, se salvaguarda la causalidad relativista.
Debido a esto y otras característica Einstein siempre mantuvo que la MC no era una teoría física definitiva, sino sólo una mala aproximación estadística a algo que más profundo que estaría por descubrirse.

Según él las partículas tendrían propiedades antes de ser medidas a las que se llamó variables ocultas. Aunque no se pudiera acceder a estas variables, lo que ocurriría sería que las partículas estarían preprogramadas para estar correlacionadas y así comportarse del modo en el que se muestran en este tipo de experimentos.

De todos modos, esta no localidad de la Mecánica Cuántica es un tanto extraña, por decir algo.

Hace ya más de 80 años John Bell demostró que la Mecánica Cuántica o bien es local pero no realista, o bien es realista pero no local. Además, mostró que toda teoría local y realista debe cumplir las desigualdades que llevan su nombre. 

Esto proporcionaba un criterio para distinguir entre la interpretación habitual de la MC y una posible teoría de variables ocultas. Si se cumplen las desigualdades de Bell entonces se trata de una teoría local y real, es decir, de variables ocultas.

Desde entonces se han realizado diversos experimentos para poner a prueba las desiguales de Bell. En todos ellos se vio que las desigualdades no se cumplían. La MC es tan rara como parece y Einstein no tenía razón. Sin embargo, en todos estos experimentos había alguna laguna. Básicamente hacer experimentos sobre los fundamentos de la Mecánica Cuántica es complicado. Suele ocurrir que no todos los fotones del experimento son detectados, a veces se pierden incluso un 80%. Se asumía en estos experimentos que los fotones detectados eran representativos de todos los posibles.

 Pero, ¿y si la muestra se confabula de tal modo que no es representativa?


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Ahora un grupo de físicos ha conseguido demostrar en Holanda el incumplimiento de las desigualdades de Bell en un experimento libre de lagunas o puntos débiles. Esto supondrá el último clavo en el ataúd de modelos alternativos a la MC si finalmente el resultado es confirmado.
El experimento realizado fue propuesto en 1969 por Clauser, Horne, Shimony y Holt basándose en ideas de Bell de 1964 y es conocido como el experimento de los “calcetines de Bertlamnn”. Normalmente la ejecución en laboratorio de este experimento es muy complicada y suele presentar lagunas. En este caso parece que sí está libre de ellas.
Para este caso se han usado cubits implementados en diamantes dopados con nitrógeno. Al ser de estado sólido, los estados cuánticos presentan vidas medias largas antes de que les afecte la decoherencia. Se operó cerca del cero absoluto (4K) de temperatura y sobre una distancia de casi 1300 metros.
Con sendos láseres se excitan dos cubits distintos que emiten fotones que se dirigen a un punto común. Allí son medidos. 
A la vez se ejecuta un experimento de tipo Bell con los electrones de los cubits de diamante en los que se mide su spin.
En nueve días estos investigadores manipularon 245 pares de electrones entrelazados. El resultado fue el incumplimiento de las desigualdades de Bell y, por tanto, el triunfo de la MC.
Se espera usar este tipo de resultado de forma práctica en el cifrado cuántico de la información y su transmisión.
Además, ya se especula con que caiga un premio Nobel a raíz de este descubrimiento.
De todos modos, queda una laguna final que ya fue propuesta por Bell en su día: la posibilidad de que las variables ocultas manipulen de algún modo al experimentador para que elija ciertas propiedades para que ser medidas, de tal modo que lo engañan para hacerle creer que la MC es correcta. 

Otra posibilidad es que exista un superdeterminismo que fije todo desde el Big Bang, algo difícil de probar o refutar. 

Menos mal que la navaja de Occam nos salva de todo esto, ¿o no?.

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