Lo fantasmagórico de la realidad

La física cuántica, una de las revoluciones científicas clave del siglo XX, forma la base de una gran parte de la tecnología moderna. Sin los conceptos que nos ofrece para entender la naturaleza, no comprenderíamos el funcionamiento de los transistores, los chips para las computadoras o el láser. No obstante, a pesar de sus enormes implicaciones prácticas, la física cuántica sigue planteando abrumadores retos teóricos a la visión convencional de que los fenómenos naturales, por necesidad, deben de existir independientemente de nuestras observaciones. Por ejemplo, a diferencia de los objetos que encontramos en la vida cotidiana, dos o más partículas cuánticas (unidades elementales de la materia que poseen propiedades de ondas) se pueden conectar de forma tal que sin importar la distancia que las separe, presentan las mismas características al ser observadas. Albert Einstein llamó a este fenómeno ”acción fantasmagórica a distancia”. En efecto, lo que en tiempos de Einstein no era más que una deducción lógica que se desprendía de la nueva teoría de la mecánica cuántica es ahora un problema central en los laboratorios de investigación de todo el mundo, y se ha convertido en el concepto fundamental del campo de la tecnología de la información cuántica, de reciente aparición. La acción fantasmagórica a distancia de Einstein (denominada ”enmarañamiento” por el premio Nóbel austriaco Erwin Schrödinger, quien la llamó la esencia de la física cuántica) no significa que dos partículas conectadas de esa manera presenten las mismas características al ser observadas simplemente porque nacen con las mismas propiedades. Más bien, significa que una medición llevada a cabo sobre una de las dos partículas instantáneamente influye sobre el estado de la otra. El físico irlandés John Bell demostró en los años cincuenta que las correlaciones que la teoría cuántica predice para las partículas enmarañadas no se pueden entender de la misma manera que, digamos, las similitudes que presentan los gemelos idénticos, que se deben a los genes compartidos. Más bien, la medición resultado de la observación de una de las partículas enmarañadas es completamente aleatoria, sin explicaciones ocultas, y sin embargo, su hermana enmarañada instantáneamente resultará idéntica. La aplicación potencial más interesante del enmarañamiento cuántico es la posibilidad de la teleportación cuántica (considerada por muchos como una de las formas en las que las computadoras cuánticas del futuro podrían intercambiar información). Para entender cómo funcionaría esa tecnología, imaginemos que Alicia tiene una partícula cuántica que le quiere teleportar a Beatriz. En principio, mientras compartan una pareja ”enmarañada” del mismo tipo de partícula, todo lo que Alicia tiene que hacer es transferir las propiedades de la partícula que quiere teleportar a la que está ”enmarañada”. Ese procedimiento teleporta instantáneamente esas propiedades a la partícula de Beatriz que se vuelve idéntica a la de Alicia y pierde necesariamente toda la información que llevaba con anterioridad. Por supuesto, esto es más fácil decirlo que hacerlo. Aunque se ha demostrado que la teleportación cuántica funciona a distancias de un metro en el laboratorio en el caso de los fotones, las partículas que componen la luz, extender este proceso a distancias mayores o a objetos masivos es un enorme reto experimental. En varios laboratorios se están desarrollando experimentos en ese sentido, pero todavía nadie ha logrado construir ni siquiera la computadora cuántica más sencilla y no resulta claro que en algún momento esas máquinas se lleguen a fabricar como ahora imaginamos que pudieran ser. A un nivel más profundo, esos experimentos nos obligan a enfrentarnos a interrogantes básicas sobre la naturaleza de la realidad. Einstein había proclamado que una medición realizada sobre una de las partículas enmarañadas cuánticamente nunca debería de modificar lo que es el estado real de la otra partícula. Sin embargo, eso parece ser precisamente lo que está ocurriendo en los experimentos que se han hecho desde entonces. En tanto que ninguna de las partículas tiene propiedades reales antes de la medición, estas se crean espontáneamente para las dos durante el proceso. Además, la secuencia de las mediciones parece no tener relevancia, ya que las predicciones teóricas son exactamente las mismas sin importar si se mide primero a la partícula A o a la B. Se puede afirmar con la misma validez que la observación de la partícula A influye sobre la B o que la observación de la partícula B influye sobre la A. Esto sugiere un entendimiento nuevo de la realidad física, uno en el que las mediciones y la interpretación tienen una influencia mucho más fuerte sobre el mundo de lo que normalmente se asume en la física clásica (e incluso, en la vida cotidiana). Por ejemplo, cuando observamos el color de un automóvil, asumimos que esa es información de naturaleza secundaria. Lo que es primario, lo que está ahí primero, es el automóvil mismo con todas sus propiedades físicas, así que lo que estamos haciendo no es más que expresar afirmaciones sobre algo que ya existe. No obstante, en el mundo cuántico la situación es mucho más complicada, porque el acto mismo de la observación crea la realidad. Lo que podemos decir acerca de las propiedades de una partícula cuántica en general no es una afirmación sobre propiedades que existían antes de que se hicieran las mediciones. En otras palabras, mientras que el conocimiento convencional, ya sea científico o de otro tipo, asume que lo que se puede sostener con precisión respecto a un objeto está determinado por la realidad, en la visión que implica el enmarañamiento cuántico, una descripción fiel de la realidad está determinada por lo que se puede afirmar.