Nueva investigación sobre la relación entre no localidad y entrelazamiento

Una nueva investigación de la Universidad de Bristol puede descartar una vieja conjetura hecha por uno de los fundadores de la ciencia de la información cuántica: que los estados cuánticos que muestran 'transposición parcial positiva', una simetría particular bajo inversión temporal, nunca pueden derivar en no localidad. Cuando se trata del espacio y el tiempo, la física moderna desafía nuestra intuición en la forma más drástica posible. La teoría de la relatividad de Einstein nos dice que el espacio y el tiempo están íntimamente relacionados y que el tiempo absoluto es una ilusión. La mecánica cuántica, sin embargo, está en reposo, y sus predicciones son tal vez incluso más asombrosas que las de la relatividad.

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or resumir, la teoría cuántica dice que dos partículas entrelazadas se comportan como un único objeto físico, sin importar lo lejos que estén entre sí. Si se realiza una medida en una de estas partículas, el estado de su gemelo distante se modifica instantáneamente.

Este efecto lleva a la no localidad cuántica, el hecho de que la correlación entre resultados de medidas locales realizadas sobre estas partículas es tan fuerte, que no podría haberse obtenido a partir de ningún par de sistemas clásicos, como dos ordenadores. Para abreviar una larga historia, es como si las partículas cuánticas viviesen fuera del espacio-tiempo - y este experimento confirma éso.

Comprender este fenómeno de la inseparabilidad cuántica, seguramente la característica menos intuitiva de la teoría, representa un gran desafío para la física moderna. Un punto clave es que la inseparabilidad aparece bajo varias formas en la mecánica cuántica. Comprender de forma precisa la relación entre estas distintas formas es un objetivo buscado desde hace tiempo.

En un artículo en Physical Review Letters, el Dr. Tamas Vertesi de la Academia Húngara de Ciencias y el Dr. Nicolas Brunner de la Universidad de Bristol han realizado un avance significativo en esta dirección. Demostraron que la forma más débil de entrelazamiento - conocida como como entrelazamiento no destilable - puede llevar a correlaciones cuánticas no locales, la forma más fuerte de inseparabilidad en la mecánica cuántica. De acuerdo con el Profesor Pawel Horodecki, teórico cuántico de la Universidad de Gdansk, "el entrelazamiento es casi 'invisible' en tales sistemas, lo que hace que sea muy sorprendente que puedan exhibir no localidad".

El trabajo del Dr. Vertesi y el Dr. Brunner también recorre un lago camino hacia descartar una vieja conjetura realizada en 1999 por el Profesor Asher Peres, uno de los fundadores de la ciencia de la información cuántica.

Peres defendía que los estados cuánticos que mostrasen una simetría particular bajo inversión temporal - conocida como transposición parcial - nunca pueden derivar en no localidad. Toda la investigación en este área se basa en la conjetura de Peres - hasta ahora. El trabajo de Vertesi y Brunner demuestra, a través de un simple ejemplo, que la conjetura es falsa cuando hay presentes tres (o más) observadores. Queda por ver si la conjetura, no obstante, pudiese seguir siendo cierta en el caso de dos observadores.

Junto con su contribución a comprender nuestras bases de la teoría cuántica, este trabajo genera nuevas preguntas sobre la ciencia de la información cuántica. En particular, desatará el debate del papel del entrelazamiento y la no localidad en las tareas de procesamiento de la información cuántica, tales como en la computación y criptografía cuántica.