Se Observa una "Acción Fantasmal a Distancia" en Dos Diamantes a Macroescala

Por:  William Brown, Biofísico e Investigador de Resonance Science Foundation 

¿Cómo llamarías a dos personas involucradas en una llamada telefónica? Entrelazamiento de fonones. Este ejemplo jocoso es en realidad muy análogo a lo que se ha logrado en un experimento cuántico con dos diamantes de tamaño macroscópico (observable a simple vista). En este experimento, los conjuntos moleculares parecían estar fuertemente interrelacionados entre los dos diamantes a pesar de estar separados por un espacio considerable. Esta interacción instantánea a distancia, en la que el estado cuántico de dos partículas -o, en este caso, de 10¹⁶ átomos- parece estar vinculado, se denomina entrelazamiento.

Normalmente, esto requiere temperaturas extremadamente frías (unos pocos grados por encima del cero absoluto), o sistemas especiales de contención para evitar que las partículas interactúen con el entorno. Pero los diamantes tienen varias características que obvian la necesidad de estas condiciones extremas. Debido al marco rígido de la red cristalina (la geometría periódica de los átomos de carbono), las pequeñas regiones del diamante están lo suficientemente protegidas de las perturbaciones del entorno como para que puedan producirse estados entrelazados incluso a temperatura ambiente.

Desde la primera confirmación de este extraordinario fenómeno, con la demostración de la desigualdad de Bell, el entrelazamiento sólo se había observado en un número excesivamente pequeño de partículas, con 16 estados de espín entrelazados como récord... hasta ahora. Utilizando una característica de la materia en estado sólido conocida como vibración de fonones, que es una vibración coherente (o sincronizada) de grandes conjuntos moleculares muy similar a la vibración que se produce en la transmisión del sonido, los investigadores de la Universidad de Oxford lograron enlazar cuatrillones de átomos en dos cristales separados por 15 centímetros.

Al dirigir un fotón de un pulso de láser de microondas hacia los diamantes, los investigadores pudieron crear oscilaciones fonónicas: imagínese que lanza una bola de bolos a un colchón de muelles, cuando la bola de bolos golpea los muelles, éstos oscilan hacia arriba y hacia abajo. Cuando el fotón se dirige a través de un dispositivo divisor de haz y a dos canales separados, se considera que está en una superposición cuántica - se cree que está en ambos canales simultáneamente. Es como si un fotón creara un fonón en dos cristales distintos, éstos vibran de forma idéntica, por lo que se dice que el estado fonónico está entrelazado en los dos cristales.

En experimentos más recientes, un equipo de investigadores ha conseguido mantener este notable estado durante varios segundos, lo que podría abrir la puerta al uso de los diamantes en la informática cuántica o la transmisión de fotones entrelazados a grandes distancias. Sin embargo, la metodología no tiene por el momento una tasa de éxito especialmente alta, ya que se necesitan alrededor de un millón de intentos para lograr un entrelazamiento de fonones.

Pero la utilidad teórica de estos resultados es asombrosa, ya que demuestran un comportamiento "cuántico" a escala macroscópica. Muestran cómo el fenómeno cuántico puede no ser tan misterioso como pensamos y, de hecho, características como el entrelazamiento pueden ser fundamentales para la estructura y la mecánica de nuestro mismo Universo.

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