EL EXPERIMENTO DE LOS DIEZ KILÓMETROS

El capítulo siguiente en la historia del misterioso fenómeno del entrelazamiento lo escribió Nicolas Gisin, de la Universidad de Ginebra. Gisin nació en Ginebra en 1952 y estudió física teórica en la universidad de su ciudad natal, obteniendo el título de doctor en esta especialidad. Siempre estuvo interesado en el misterio del entrelazamiento. Conoció a John Bell en el CERN en los años sesenta, y se sintió muy impresionado por su personalidad, que después describió como perspicaz y brillante. Gisin reconoció en el trabajo de Bell un logro fundamental en física teórica. Escribió unos cuantos artículos teóricos en torno al teorema de Bell, probando resultados interesantes sobre los estados cuánticos. Después pasó algún tiempo en la Universidad de Rochester (EE.UU.), donde conoció a dos de los pioneros de la investigación en óptica: Leonard Mandel, cuyo trabajo lo convirtió en una leyenda en este campo, y Emil Wolf.

Nicolas regresó a Ginebra y trabajó durante cuatro años en la industria. Esto fue una jugada de suerte, porque le permitió combinar su pasión por la mecánica cuántica con el trabajo práctico con fibras ópticas. El eslabón que forjó entre la tecnología de fibras ópticas y la teoría cuántica resultaría crucial para el nuevo trabajo sobre entrelazamiento. Igualmente importantes serían las conexiones que estableció con compañías telefónicas. Al retornar a la Universidad de Ginebra, Gisin empezó a diseñar experimentos para poner a prueba las desigualdades de Bell.

En esos años, los noventa, Clauser y Freedman y otros ya habían demostrado por primera vez experimentalmente la violación de la desigualdad de Bell, y Alain Aspect había avanzado en este trabajo más que nadie al demostrar que cualquier señal desde un punto a otro del montaje experimental tendría que haber viajado a mayor velocidad que la luz, probando entonces que no podía haberse recibido ninguna señal. El experimento de Aspect fue realizado dentro del espacio de un laboratorio. Siguiendo ese experimento, Anton Zeilinger y sus colaboradores habían extendido hasta centenares de metros el alcance al cual se ponía a prueba el entrelazamiento, a lo largo de varios edificios alrededor de su laboratorio en Austria. Este montaje se muestra a continuación.

Pero Gisin deseaba llegar mucho más lejos. Primero diseñó un experimento en el que fotones entrelazados viajaban una distancia de 35 metros, en el interior de su laboratorio.

Sus conexiones con las compañías telefónicas le permitieron obtener el apoyo entusiasta de éstas para un ambicioso experimento, a una escala sin precedentes: Gisin no llevó a cabo su experimento con fotones en el aire, sino dentro de un cable de fibra óptica. Y el cable se tendió de un punto a otro que se hallaba a una distancia en línea recta de 10,9 kilómetros. Contando la distancia real recorrida, incluyendo las dobladuras y la curvatura del cable, se alcanzaba un total de 16 kilómetros. Gisin se enfrentó al experimento con una mente abierta. Habría encontrado fascinante cualquier resultado: una confirmación de la mecánica cuántica o un resultado que apoyara a Einstein y sus colegas. El resultado fue una abrumadora confirmación del entrelazamiento, de la «acción fantasmal a distancia», que tanto desagradaba a Einstein. La desigualdad de Bell se empleó de nuevo para proporcionar un fuerte apoyo a la no-localidad. Debido al montaje experimental, una señal de uno a otro extremo del cable, diciéndole a un fotón el montaje que encontró el otro, tendría que haber viajado a diez millones de veces la velocidad de la luz. El mapa de ese experimento se muestra a continuación.

Como algunos otros físicos, Gisin cree que aunque el entrelazamiento no nos permite enviar mensajes supralumínicos (a velocidad mayor que la luz) este fenómeno viola el espíritu de la teoría de la relatividad. Él deseaba entonces comprobar el fenómeno del entrelazamiento en un marco relativista. En uno de sus experimentos usó una superficie negra absorbente, colocada en uno de los extremos del cable de fibra óptica, para producir el colapso de la función de onda. Los dos extremos del cable a través de los cuales aparecerían los fotones entrelazados estaban de nuevo separados varios kilómetros, pero la superficie absorbente rotaba a una velocidad extremadamente alta. Manipulando esas condiciones experimentales, se podía estudiar el fenómeno del entrelazamiento usando diferentes sistemas de referencia relativistas. Así pues, podía manipularse el tiempo mismo de acuerdo con la teoría especial de la relatividad: cada fotón podía medirse al llegar a su destino (detector) en tiempos diferentes. En el primer experimento uno de los fotones del par fue el primero en llegar y en el segundo experimento su gemelo llegó antes. Este complejo experimento usando sistemas de referencia móviles dio como resultado una fuerte confirmación del entrelazamiento no-local y de las predicciones de la mecánica cuántica.

En los años ochenta, la gran novedad en tecnología cuántica fue la criptografía. La idea de usar el entrelazamiento en la criptografía cuántica fue propuesta por Arthur Ekert, de la Universidad de Oxford, en 1991. El término se presta a cierta confusión, puesto que la criptografía es el arte de «encriptar» (cifrar) mensajes. Criptografía cuántica, sin embargo, significa usualmente técnicas para evitar y detectar intromisiones. El entrelazamiento desempeña un papel importante en esta nueva tecnología. Los socios de Gisin de las compañías telefónicas suizas estaban muy interesados en este tipo de investigación, ya que podía permitir el desarrollo de redes de comunicación seguras. Se puso entonces a investigar en criptografía cuántica, y en uno de sus experimentos más recientes fue capaz de transmitir mensajes seguros a una distancia de 25 kilómetros bajo la superficie del lago de Ginebra. Gisin está entusiasmado con sus logros en criptografía, usando entrelazamiento y también otros métodos. Cree que este campo ha madurado y que la criptografía cuántica podría usarse comercialmente para distancias del orden de las de sus experimentos. Ha pasado también cierto tiempo en Los Álamos, donde un equipo de científicos estadounidenses viene realizando progresos en computación cuántica, otra nueva tecnología propuesta que, de tener éxito, utilizaría entes entrelazados.