Los efectos cuánticos salen a la luz

Los resultados del entrelazamiento se hacen visibles a los ojos humanos. Es una prueba ocular con un giro cuántico: Los físicos han usado por primera vez ojos humanos para detectar los resultados de un fenómeno cuántico. Nicolas Gisin, físico de la Universidad de Ginebra en Suiza, ideó una nueva prueba para ver si el ojo humano podía captar signos de 'entrelazamiento'1. Este extraño efecto cuántico vincula dos o más objetos de tal forma que cualquier medida que se haga sobre uno inmediatamente cambia las propiedades de sus compañeros, sin importar lo lejos que se encuentren. Los efectos cuánticos, tales como el entrelazamiento, normalmente están confinados al mundo microscópico invisible y se detectan sólo indirectamente usando instrumentos de precisión.

Gisin y sus colegas se inspiraron en un experimento llevado a cabo en 2008 por Fabio Sciarrino y su equipo en la Universidad de La Sapienza en Roma, Italia2. Normalmente, los físicos que trabajan con fotones entrelazados sólo tratan con un pequeño número cada vez. En el experimento de Roma, los físicos entrelazaron un par de fotones y luego 'amplificaron' uno de ellos para crear una lluvia de miles de fotones con el mismo estado cuántico. De esta forma, un fotón 'microscópico' aparentemente quedaba entrelazado con miles de otros en un campo de luz 'macroscópico'. "Inmediatamente me di cuenta de que el ojo humano podría ver tal cantidad de fotones", dice Gisin. sando una configuración similar a la de Sciarrino, Gisin y su equipo entrelazaron dos fotones. Uno se envió a un detector de fotones estándar, mientras que el otro se amplificó usando una máquina que generó una lluvia de fotones con la misma polarización, por tanto, en teoría, generando un estado micro-macro entrelazado.
Pero Gisin reemplazó el detector de fotones usado por Sciarrino para el campo de luz por un humano. El haz de luz producido por el amplificador podría aparecer en una de dos posiciones, y la posición del haz reflejaría el estado de polarización de los fotones en el campo. Gisin y su equipo se sentaron en la oscuridad durante horas, marcando la posición del punto de luz a lo largo de repetidas ejecuciones del experimento, viendo por primera vez los efectos del entrelazamiento cuántico a simple vista.
Como el grupo de Sciarrino, Gisin y su equipo usaron la prueba estándar para entrelazamiento. Esta prueba fija un nivel de correlación entre los estados de los dos objetos por encima del cual se confirma su entrelazamiento. Y, como el grupo de Roma, el equipo de Gisin logró un resultado positivo.
Los resultados de los 'detectores' humanos se comprobaron con detectores de fotones, y encajaban - aunque el segundo era "más rápido y fiable que los humanos y no se quejan de cansancio", dice Gisin.
Más de lo que ve el ojo
Pero había un problema. Lo que el equipo de Gisin vio no fue un micro-macro entrelazamiento. Gisin tenía la persistente sospecha de que el test de Bell podría no ser válido para objetos macroscópicos, por lo que deliberadamente configuró el experimento de forma que el estado del segundo fotón se midiera antes de ser amplificado. De acuerdo con las reglas de la mecánica cuántica, este acto de medida rompería el entrelazamiento, lo que significaría que el primer fotón y el campo de luz no podrían estar en un estado entrelazado. El sistema no debería haber pasado el test de Bell.
"Configuramos el peor tipo de amplificador precisamente para ver qué resultado daría el test de Bell estándar, y dio la respuesta incorrecta - positivo", dice Gisin.
La razón del falso positivo es que ningún detector - humano o mecánico - es perfecto, comenta Gisin. Algunos fotones siempre se perderán durante el experimento - un efecto conocido como laguna de detección. Normalmente, esto no afecta al test de Bell, pero Gisin dice que cuantos más fotones entran en juego, mayor es la distorsión en los resultados provocados por esta laguna. Por lo que aparte de si Sciarrino y su equipo crearon o no entrelazamiento micro-macro en su experimento de 2008, el test de Bell siempre daría un resultado positivo, dice Gisin.
"Éste es un trabajo brillante que demuestra que si no controlamos todo en el experimento, podemos engañarnos pensando que hemos visto un efecto cuántico macroscópico cuando no ha sido así", dice Magdalena Stobińska, física cuántica del Instituto Max Planck para la Ciencia de la Luz en Erlangen, Alemania.
Sciarrino no está sorprendido por los resultados. Él y su equipo ya se habían dado cuenta de que no podían confiar en su test de Bell, y están trabajando en una nueva forma de verificar el micro-macro entrelazamiento. Planean usar un láser para aumentar la señal de luz del campo de fotones y mejorar sus posibilidades de detección3. "Desafortunadamente, no podemos realizar este experimento con humanos como detectores, dado que el láser quemaría sus ojos", dice Sciarrino.
Incluso aunque el equipo de Gisin no vio micro-macro entrelazamiento, señala que el test de Bell positivo demuestra que el par original de fotones estaba entrelazado antes de la amplificación, confirmando que existía micro-micro entrelazamiento al inicio del experimento.
"El experimento es precioso dado que, en este sentido, puedes 'ver' el entrelazamiento", dice Sciarrino. "Trae la cuántica más cerca de la experiencia humana".