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sábado, 12 de mayo de 2012

Entanglement swapping hacia el pasado

Recientemente hemos visto una noticia impresionante en los medios, científicos consiguen manipular eventos del pasado. ¡Qué barbaridad! Esto permitirá que nos manden del futuro algo mejor que lejía.  Casualmente, ha sido el grupo de mi instituto en Viena el que ha  conseguido semejante avance, con Anton Zeilinger como director. En este post vamos a analizar con cuidado que es lo que realmente se hace en el experimento en cuestión y así podremos ver si las informaciones de los periódicos, como ABC, son correctos en sus comunicación científica. 

El artículo original se publicó en Nature Physics y se titula Experimental delayed-choice entanglement swapping. Lo primero que debemos hacer, sin duda es entender de que va eso del "entanglement swaping". 

Entanglement swapping 

En este blog ya hemos hablado del entanglement, o entrelazamiento, bastante. Como resumen diremos que el entrelazamiento consiste en que dos partes de un mismo sistema pueden cambiar de estado instantáneamente cuando se mide a su compañera. Esto de "instantáneamente" causa algo de resquemor porque según la relatividad ningún efecto puede viajar más rápido que la luz, pero en realidad no se crea ningún conflicto debido a que el resultado de la medida es aleatorio y no lo puedes decidir tú, por lo que no puedes enviar ninguna información real. Para más información se puede leer el post sobre entanglement.  

Pasemos entonces al entanglement swapping o "transferencia de entrelazamiento". Este fenómeno trata de eludir una propiedad un poco fastidiosa del entanglement. Ocurre que, aunque el entanglement pueda medirse entre partículas que esté arbitrariamente separadas, para crearlo entre dos partículas deben estar en el mismo sitio (o muy cerca). Sólo si puedo manipular las dos partículas juntas, podré entrelazarlas y esto puede ser una restricción importante para muchos propósitos. Sin embargo, como ya he dicho,  hay una manera de eludirlo. 

Imaginemos que nuestros amigos Bob y Alicia tienen cada uno una partícula (o el sistema que queráis) y que tienen un especial interés en entrelazar esas dos partículas. Además no tienen un medio de comunicación cuántico directo entre ellos, esto quiere decir que no se pueden intercambiar otras partículas ya entrelazadas. Sin embargo, tienen suerte, tienen un amigo común Víctor con el que sí que pueden intercambiar partículas entrelazadas. 

El procedimiento entonces es relativamente sencillo. Alicia prepara dos partículas entrelazadas y le manda una a Víctor, Bob hace lo mismo por lo que Víctor tiene dos partículas, una entrelazada con Alicia y la otra con Bob. La cuestión es que Víctor puede medir estas dos partículas de una determinada manera y transmitirle la información a Bob y Alicia y así conseguir que las partículas de estos pasen a estar entrelazadas entre sí, aunque nunca se hayan encontrado. Ojo, aquí se encuentra uno de los puntos más importantes del nuevo experimento, Víctor tiene que comunicarse con Alicia y Bob para que estos puedan entrelazar las partículas de la manera deseada, si no las partículas se entrelazan de una manera arbitraria y eso no es detectable.  Sin comunicación no hay nada que Alicia y Bob puedan medir al respecto y nunca podrán demostrar que sus partículas se entrelazaron. 

Mencionar también que el primer experimento que consiguió entrelazar partículas de manera determinista se realizó aquí en Innsbruck, por parte del grupo de Rainer Blatt (ver Deterministic entanglement swapping).



Esquema del dispositivo que entrelaza los iones A y D. Fuente.

El nuevo experimento de Zeilinger 

El nuevo experimento del grupo de Viena es muy parecido al que he mencionado antes, pero con una importante diferencia. En este nuevo experimento Carlos hace la medida que entrelaza las partículas cuando estas ya han dejado de existir. Esto se ve muy claro en un dibujo del paper original.




Se puede observar que es muy similar al anterior, solo que Alicia y Bob manipulan sus partículas antes de que Víctor las mida, en concreto 520 nanosegundos antes. Aún así el análisis estadístico de los resultados muestra que las partículas de Alice y Bob se han entrelazado como resultado de esa medida que se hace después. Los principales resultados se encuentran en la siguiente tabla, donde "entanglement witness" significa "prueba de entanglement" y es una medida que demuestra que el entrelazamiento se ha producido si es distinta de cero.


Y esto ¿no da problemas de causalidad? Es decir, ¿no podemos usarlo para mandar un mensaje al pasado? Los números de la lotería estaría bien, aunque necesitaríamos algo más de 500 nanosegundos. Lo cierto es que no da ningún problema debido a un punto esencial que ya he mencionado antes. ¿No lo recordáis?

La cuestión es que para crear un efecto medible por Alicia y Bob sería necesario que Víctor les comunicara el resultado de su medida. Es decir, para enviar un mensaje al pasado necesitamos la capacidad de enviar mensajes al pasado. ¿Cómo lo ha medido este grupo entonces? Pues es sencillo, ellos tienen todos los datos a su disposición, los de Alicia, Bob y Víctor y con eso se puede calcular que se ha producido el entrelazamiento, pero Alice y Bob solos nunca podrían saberlo. De hecho todo esto se basa en las leyes de la física cuántica y, dado que no hay nada medible en el pasado en si, no es concluyente para poder afirmar que realmente el pasado cambió. Tal vez la física cuántica no sea la teoría definitiva que explique este fenómeno y hay otra explicación posible.  La causalidad está a salvo y el cerebro de Einstein descansa tranquilo en su bote una vez más.

Sólo mencionar, para acabar, que este experimento ha sido realizado por el grupo de Zeilinger en el IQOQI de Viena, pero fue propuesto hace ya bastante por uno de los grandes de la física cuántica, Asher Peres.

Crítica a otros medios de comunicación

Como ya he escrito antes este experimento ha sido muy divulgado por los medios de comunicación habituales, como ABC. En este periódico en concreto publicaron un artículo titulado Logran cambiar, desde el presente, un evento del pasado, artículo que fue portada en menéame

El artículo de ABC no me parece que exagere especialmente los resultados, pero tampoco clarifica ciertas cosas que serían muy importantes. Leyéndolo con cuidado se ve que nunca dice que se pueda modificar un evento ya pasado, o que se pueda enviar un mensaje a tu abuelo ya fallecido, pero tampoco lo niega. Un hecho fundamental, el que el efecto sólo se puede observar desde el presente y no es medible en el pasado, no se menciona en absoluto. No puedo saber si el sensacionalismo viene del periodista en cuestión o quizás Zeilinger fue muy entusiasta al comunicar sus resultados, cosa que no creo porque en el artículo de Nature Physics viene bastante claro. 

En cualquier caso no puedo más que recomendar a los periodistas que huyan del sensacionalismo y que comprueben los resultados que publican. Preguntar a científicos que sean expertos en el tema, aparte de los autores, puede ser una gran medida. 

jueves, 3 de mayo de 2012

La belleza de la ciencia. Vídeo de Richard Feynman.

Os dejo este vídeo que recoge la opinión de uno de los grandes físicos del siglo XX, Richard Feynmann, que me ha gustado mucho. Se le pueden poner subtítulos en español.