En el verano de 1935, los físicos Albert Einstein y Erwin Schrödinger se comprometieron en una correspondencia rica, multifacética y en ocasiones inquietante sobre las implicaciones de la nueva teoría de la mecánica cuántica

El foco de su preocupación era lo que Schrödinger más tarde denominó enredo: la incapacidad de describir dos sistemas cuánticos o partículas de forma independiente, después de que hayan interactuado.

Hasta su muerte, Einstein se mantuvo convencido de que el enredo mostraba que la mecánica cuántica estaba incompleta. Schrödinger pensó que el entrelazamiento era la característica definitoria de la nueva física, pero esto no significaba que lo aceptara a la ligera.

“Por supuesto que sé cómo funciona el hocus pocus matemáticamente”, escribió a Einstein el 13 de julio de 1935. “Pero no me gusta esa teoría”. El famoso gato de Schrödinger, suspendido entre la vida y la muerte, apareció por primera vez en estas cartas, un subproducto de la lucha por articular lo que molestaba a la pareja.

El problema es que el enredo viola cómo debería funcionar el mundo. La información no puede viajar más rápido que la velocidad de la luz, por ejemplo. Pero en un artículo de 1935, Einstein y sus coautores mostraron cómo el entrelazamiento conduce a lo que ahora se llama no localidad cuántica, el extraño vínculo que parece existir entre partículas enredadas.

Si dos sistemas cuánticos se reúnen y después se separan, incluso a través de una distancia de miles de años luz, se vuelve imposible de medir las características de un sistema (tales como su posición, el impulso y la polaridad) y sin instante dirección al otro en un estado correspondiente.

Hasta hoy, la mayoría de los experimentos han probado el entrelazamiento sobre brechas espaciales. El supuesto es que la parte “no local” de la no localidad cuántica se refiere al entrelazamiento de propiedades a través del espacio. Pero, ¿y si el enredo también ocurre con el tiempo? ¿Existe tal cosa como la no localidad temporal?

La respuesta, como resulta, es sí. Justo cuando pensabas que la mecánica cuántica no podía ponerse más rara, un equipo de físicos de la Universidad Hebrea de Jerusalén informó en 2013 que habían enredado con éxito fotones que nunca coexistieron.

Los experimentos anteriores que involucraban una técnica llamada ‘intercambio de enredos’ ya habían mostrado correlaciones cuánticas a lo largo del tiempo, al retrasar la medición de una de las partículas enmarañadas coexistentes; pero Eli Megidish y sus colaboradores fueron los primeros en mostrar el enredo entre fotones cuyas vidas no se superponían en absoluto.

Así es como lo hicieron. Primero, crearon un par de fotones entrelazados, ‘1-2’ (paso I en el diagrama a continuación). Poco después, midieron la polarización del fotón 1 (una propiedad que describe la dirección de la oscilación de la luz), por lo que lo “mataron” (paso II).

El fotón 2 se envió a una caza de ganso salvaje mientras se creaba un nuevo par enmarañado, ‘3-4’ (paso III). El fotón 3 se midió junto con el fotón itinerante 2 de tal manera que la relación de entrelazamiento se “intercambió” de los pares antiguos (‘1-2’ y ‘3-4’) al nuevo combo ‘2-3’ (paso IV).

Algún tiempo después (paso V), se mide la polarización del sobreviviente solitario, el fotón 4, y los resultados se comparan con los del fotón 1 muerto hace mucho tiempo (en el paso II).

¿El resultado? Los datos revelaron la existencia de correlaciones cuánticas entre los fotones 1 y 4 “temporalmente no locales”. Es decir, el enredo puede ocurrir a través de dos sistemas cuánticos que nunca coexistieron.

¿Qué diablos puede significar esto? A primera vista, parece tan preocupante como decir que la polaridad de la luz de las estrellas en el pasado lejano, por ejemplo, más del doble de la vida de la Tierra, influyó en la polaridad de la luz de las estrellas que cae a través de su telescopio aficionado este invierno.

Aún más extraño: tal vez implique que las mediciones realizadas por su ojo a la luz de las estrellas que caen a través de su telescopio este invierno dicten de alguna manera la polaridad de los fotones de más de 9 mil millones de años.

Para que este escenario no te parezca demasiado extravagante, Megidish y sus colegas no pueden resistirse a especular sobre posibles y bastante espeluznantes interpretaciones de sus resultados.

Tal vez la medición de la polarización del fotón 1 en el paso II de alguna manera conduzca a la polarización futura de 4, o la medición de la polarización del fotón 4 en el paso V de alguna manera reescribe el estado de polarización anterior del fotón 1.

En ambas direcciones, hacia adelante y hacia atrás, las correlaciones cuánticas abarcan el vacío causal entre la muerte de un fotón y el nacimiento del otro. Sin embargo, solo una cucharada de relatividad ayuda a que el miedo disminuya. Al desarrollar su teoría de la relatividad especial, Einstein depuso el concepto de simultaneidad de su pedestal newtoniano.

Como consecuencia, la simultaneidad pasó de ser una propiedad absoluta a ser relativa. No hay un cronometrador único para el Universo; precisamente cuando algo está ocurriendo depende de su ubicación precisa en relación con lo que está observando, conocido como su marco de referencia.

Entonces, la clave para evitar el comportamiento causal extraño (dirigir el futuro o reescribir el pasado) en casos de separación temporal es aceptar que los eventos de llamada “simultáneos” tienen poco peso metafísico.

Es solo una propiedad específica del marco, una opción entre muchas alternativas, pero igualmente viables, una cuestión de convención o registro.  La lección se traslada directamente a la no localidad cuántica espacial y temporal. Los misterios con respecto a los pares de partículas enredadas equivalen a desacuerdos sobre el etiquetado, provocados por la relatividad.

Einstein demostró que ninguna secuencia de eventos puede ser privilegiada metafísicamente, puede considerarse más real que cualquier otra. Solo aceptando esta idea se puede avanzar en este tipo de rompecabezas cuánticos.

Los diversos marcos de referencia en el experimento de la Universidad Hebrea (el marco del laboratorio, el marco del fotón 1, el marco del fotón 4, etc.) tienen sus propios “historiadores”, por así decirlo. Si bien estos historiadores no estarán de acuerdo sobre cómo se desarrollaron las cosas, ninguno de ellos puede reclamar un punto de vista de la verdad. Una secuencia diferente de eventos se desarrolla dentro de cada uno, de acuerdo con ese punto de vista espaciotemporal.

Claramente, entonces, cualquier intento de asignar propiedades específicas de un marco en general, o vincular propiedades generales a un marco en particular, causará disputas entre los historiadores.

Pero aquí está la cosa: si bien puede haber un desacuerdo legítimo sobre qué propiedades deben asignarse a qué partículas y cuándo, no debe haber desacuerdo sobre la existencia misma de estas propiedades, partículas y eventos.

Estos hallazgos impulsan otra cuña entre nuestras queridas intuiciones clásicas y las realidades empíricas de la mecánica cuántica. Como fue cierto para Schrödinger y sus contemporáneos, el progreso científico implicará investigar las limitaciones de ciertos puntos de vista metafísicos.

El gato de Schrödinger, medio vivo y medio muerto, fue creado para ilustrar cómo el enredo de los sistemas conduce a fenómenos macroscópicos que desafían nuestra comprensión habitual de las relaciones entre los objetos y sus propiedades: un organismo como el gato está vivo o muerto. No hay terreno intermedio allí.

La mayoría de los relatos filosóficos contemporáneos de la relación entre los objetos y sus propiedades abarcan el entrelazamiento exclusivamente desde la perspectiva de la no localidad espacial.

Pero aún queda mucho trabajo por hacer para incorporar la no localidad temporal, no solo en las discusiones sobre la propiedad del objeto, sino también en los debates sobre la composición del material (como la relación entre un trozo de arcilla y la estatua que forma) y las relaciones parte-todo. (por ejemplo, cómo una mano se relaciona con una extremidad o una extremidad con una persona).

Por ejemplo, el “enigma” de cómo encajan las partes con un conjunto global presupone límites espaciales bien definidos entre los componentes subyacentes, pero la no localidad espacial advierte contra esta vista. La no localidad temporal complica aún más esta imagen: ¿cómo se describe a una entidad cuyas partes constituyentes no son ni siquiera coexistentes?

Discernir la naturaleza del enredo a veces puede ser un proyecto incómodo. No está claro qué metafísica sustantiva podría surgir a partir del escrutinio de nuevas investigaciones fascinantes de personas como Megidish y otros físicos.

En una carta a Einstein, Schrödinger observa irónicamente: “Uno tiene la sensación de que son precisamente las afirmaciones más importantes de la nueva teoría las que realmente se pueden meter en estas botas españolas, pero solo con dificultad”.

No podemos permitirnos ignorar la no localidad espacial o temporal en la metafísica futura: ya sea que las botas encajen o no, tendremos que usarlas.

 

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Fuente: Aeon

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