El principio de la localidad señala que dos objetos alejados no pueden influirse mutuamente de manera instantánea. El fenómeno al que se referían Einstein, Podolski y Rosen ocurre cuando dos partículas se conectan de tal forma que lo que sucede con una afecta a la otra, sin importar la distancia que haya entre ellas, como explica el portal Science Alert.

El término de entrelazamiento cuántico para referirse al fenómeno fue introducido en 1935 por el físico austriaco Erwin Schrödinger (sí, el del gato). Mientras tanto, Einstein se refirió al fenómeno como “acciones fantasmagóricas a distancia”.

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“La teoría no puede ser reconciliada con la idea de que la física debe representar una realidad en el espacio y en el tiempo, libre de acciones fantasmagóricas”, escribió Einsten en una carta al físico Max Born, citada por BBC, en la que demostraba lo mucho que le inquietaba ese fenómeno cuántico.

Y es que el entrelazamiento cuántico puede ser demostrado y recreado en experimentos de laboratorio; incluso le sacan partido para establecer las bases de la mecánica, la computación y la criptografía cuánticas. Sin embargo, todavía es un misterio, porque nadie comprende cómo funciona realmente, como indica ABC.

Sonríe para la foto, querido fotón

A pesar de la incomprensión y la inquietud que genera el entrelazamiento cuántico, un grupo de científicos de la Universidad de Glasgow, en Escocia, lograron, por primera vez en la historia, tomarle una foto a un tipo de entrelazamiento cuántico, llamado entrelazamiento de Bell. Las imágenes fueron publicadas en un artículo de Science Advances.

Aunque a simple vista la imagen no parece decir nada, y luce como sal o azúcar sobre una superficie negra, es importante porque nos da la primera muestra visual de una propiedad fundamental de la naturaleza. La imagen muestra el entrelazamiento entre dos partículas de luz, fotones, que, pese a estar separadas, interactúan y comparten por un breve momento los mismos estados físicos.

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Para conseguir la imagen se requirió de un trabajo muy complejo: los físicos crearon un sistema en el que disparaban corrientes de fotones entrelazadas desde una fuente cuántica de luz a través de objetos que denominaron como no convencionales para destruir su flujo.

Las corrientes de fotones fueron divididas al pasar un haz a través de un material de cristal líquido, conocido como β-bario borato, lo que generó que los fotones pasaran por una serie de transiciones en cuatro fases.

Entonces, adecuaron una cámara supersensible, capaz de detectar fotones, para que se activara al detectar los fotones entrelazados. Eso permitió capturar la imagen de los fotones entrelazados en las cuatro fases de transición, que eran idénticas, aunque las partículas estuvieran separadas en el espacio, lo que se traduce en la captura fotográfica de un entrelazamiento cuántico.

Este experimento permitirá impulsar el avance de la computación cuántica y el desarrollo de tecnologías para obtener imágenes de fenómenos cuánticos, como el entrelazamiento, que ayudarán a comprenderlos y aplicarlos de maneras diferentes a las actuales.

Imágenes: Science Advances.

No nos pongamos demasiado profundos con el asunto y pasemos a la noticia que nos reúne en este artículo. Como se dijo anteriormente, las entidades a cargo del Event Horizont Telescop (EHT), que se compone por ocho radiotelescopios y observatorios alrededor del mundo, iban a hacer un anuncio este 10 de abril. Entonces, se especuló con que mostrarían la primera imagen real, tomada por el hombre, de un agujero negro, luego de conocerse que estaban trabajando en acercarse precisamente al horizonte de sucesos.

Se pensó que, como el EHT observa regularmente el agujero negro supermasivo Sagitario A*, ubicado en el centro de nuestra galaxia, la imagen que veríamos sería de ese agujero. Sin embargo, la imagen que mostraron este viernes, en una serie de seis artículos publicados en un número especial del The Astrophysical Journal Letters, corresponde a un agujero negro más supermasivo que el Sagitario A*, ubicado en la galaxia Messier 87 (o M87), en la constelación de Virgo, a 55 millones de años luz de la Tierra, como explica la página del Event Horizon Telescope.

Danos tu mejor sonrisa, agujerito

Scientists have obtained the first image of a black hole, using Event Horizon Telescope observations of the center of the galaxy M87. The image shows a bright ring formed as light bends in the intense gravity around a black hole that is 6.5 billion times more massive than the Sun pic.twitter.com/AymXilKhKe

— Event Horizon 'Scope (@ehtelescope) April 10, 2019

Allí explican que el agujero tiene una masa 6.500 millones de veces mayor a la de nuestro Sol. Algo incluso más grande que todo nuestro sistema solar, como explica el profesor Heino Falcke, de la Universidad de Rabdoud, en Holanda, a BBC Mundo. La fotografía, que algunos pueden descalificar, argumentando que se ve difusa (a pesar del gran logro que supone), nos muestra un anillo de luz o fuego, formado por las curvas gravitacionales del agujero negro, que se ve justo en el centro del anillo de fuego, que no es otra cosa que gases supercalentados que están cayendo al agujero.

Conseguir esa imagen de un objeto tan lejano no es una tarea fácil. Se logra mediante un proceso llamado interferometría de base muy larga, que consiste en analizar, sintetizar y unir la información entregada por datos de frecuencia de luz de los ocho observatorios. Son petabytes de datos que tuvieron que ser almacenados en cientos de discos duros, que fueron transportados en avión a un centro de procesamiento en Boston (Estados Unidos) y Bonn (Alemania), donde el grupo de científicos trabajó para sintetizarlos y lograr la imagen que nos presentaron hoy.

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La imagen es un hecho histórico para la ciencia, porque se creía imposible, prueba realmente que los agujeros negros existen y permite estudiar y conocer más de nuestro gran hogar, el Universo. Este logro se obtuvo gracias al trabajo de varios años, hecho por más de 200 científicos, que, uniendo los ocho radiotelescopios, formaron uno del tamaño de la Tierra con una sensibilidad y resolución únicas.

Esa colaboración también es importante porque indica que, como reza el dicho, “la unión hace la fuerza” y que, en colaboración, podemos lograr cosas increíbles e importantes. De hecho, los científicos a cargo del EHT, que se creó precisamente para observar y tomar imágenes de agujeros negros, esperan obtener y mostrarnos una foto del Sagitario A* (Sgr A*).

Imágenes: Event Horizont Telescop.

También sabemos que el campo gravitatorio de los agujeros negros es tan fuerte que nada puede escapar de ella, ni siquiera la luz. Sin embargo, Stephen Hawking sostenía que también emiten radiación. Como estos, hay un montón de estudios y teorías alrededor de los agujeros, unos más reales que otros. La ciencia ficción, por ejemplo, supone que al atravesar un agujero negro nos encontraremos con universos paralelos, aunque la ciencia asegura que pueden ser una especie de atajo en el espacio-tiempo.

Cualquiera que sea el caso, hasta ahora solo hemos conocido imágenes lejanas o ilustraciones de los agujeros negros. Sin embargo, el Observatorio Europeo Austral (ESO), la más importante organización astronómica de Europa, indicó que desde este viernes está trabajando para acercarse al horizonte de eventos (o sucesos) de un agujero negro para tomar una imagen que mostraría el momento justo en el que se traga la luz de un halo de gas que se arremolina justo después de ese horizonte de eventos, como explica Science News.

Sonríe, agujerito

La imagen se tomaría gracias al Event Horizont Telescope (EHT), que se compone de ocho observatorios alrededor del mundo, conectados a una red masiva, que se encargan de monitorear constantemente dos agujeros negros en la Vía Láctea: uno supermasivo ubicado en la galaxia M87, a 53,5 millones de años luz de la Tierra, y el el Sagitario A*, un agujero supermasivo, un poco más pequeño que el otro, que se encuentra en el centro de la galaxia, como añade ese mismo medio, en otra nota.

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La fotografía (que sería precisamente del Sagitario A*) o, al menos, los resultados obtenidos al tomarla y durante toda la observación hecha con el EHT, serían presentados el próximo 10 de abril en seis conferencias simultáneas alrededor del mundo, como indica la página web del EHT. Esa imagen es importante para la ciencia porque sería la primera que veremos del horizonte de eventos, lo que probaría, además, su existencia, como señala ABC.

De esta forma los científicos podrán estudiar más a profundidad la relatividad y la gravedad, y su funcionamiento en la ciencia cuántica, o sea, en ese mundo de las cosas más pequeñas que componen el Universo. Sí, el Reino Cuánto, pero de verdad, no de Marvel, ‘Ant-Man’ y ‘Avengers’.

Imágenes: scyther5 (vía iStock)

Durante décadas el ser humano ha querido teletransportarse. A principios de 1930, un investigador estadounidense llamado Charles Fort ya hablaba de teletransportación para referirse a la supuesta conexión que hay entre desapariciones y apariciones en distintos lugares del planeta.

Así mismo, muchas películas y series de ficción como Star Trek han mostrado esa situación hipotética en la cual una persona o un objeto puede trasladarse, casi que de inmediato, de un lugar a otro, evidenciando una vez más el deseo humano de conseguir algún día que la teletransportación sea una realidad.

Pero ¿será posible que la humanidad esté a unos cuantos pasos de lograrlo? Bueno, esto es lo que indican experimentos como el del científico alemán Alexander Szameit de la Universidad de Jena, que en marzo de este año consiguió teletransportar información, sin transferencia de materia o energía.

La hazaña de Szameit consistió en que todos los intentos de teletransportación que se habían hecho hasta el momento se hicieron en el campo de la física cuántica, mientras que su apuesta sucedió en la física clásica, o para explicarlo mejor, en el plano donde nos encontramos. En su experimento, los científicos alemanes usaron rayos láser especiales y entrelazados, y observaron que esta teletransportación solo funcionaba localmente y a distancias cortas.

Sin embargo, la revista Nature Photonics publicó esta semana dos estudios separados sobre teletransportación cuántica -provenientes de China y Canadá- que ponen a prueba precisamente eso: la localidad y las distancias cortas.

Ambos estudios demuestran que la teletransportación cuántica a través de las redes de las ciudades es viable, y de acuerdo con sus investigadores, abren el camino hacia las tecnologías y las redes de comunicación del futuro como la internet cuántica.

La única barrera que presentan estos experimentos tiene que ver con que la teletransportación cuántica en largas distancias, utilizando una red de fibra óptica, implica fuentes de luz independientes y esto representa un desafío tecnológico para sus impulsores, debido a que “el haz de luz de una fuente tiene que seguir siendo indistinguible del haz de luz de la otra fuente, después de haber viajado a través de varios kilómetros de fibra y en medio de un entorno sometido a cambios constantes”, agregaron los investigadores.

Con el fin de suprimir esta barrera, los dos grupos desarrollaron varios mecanismos de forma independiente: Qiang Zhang y Jian-Wei Pan, junto con su equipo de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, implementaron su prueba de campo en la ciudad china de Hefei y utilizaron luz en la longitud de onda de las telecomunicaciones, tal como se utiliza en las redes actuales, para reducir la velocidad en la cual la luz de la señal pierde intensidad en la fibra.

Por su parte, Wolfgang Tittel y sus colegas de la Universidad de Calgary llevaron a cabo su prueba en la ciudad canadiense de Calgary. Usando fotones en una longitud de onda de telecomunicaciones y también en una longitud de 795 nanómetros (nm), lograron que el experimento de teletransportación cuántica fuera más rápido -incluso- que el del equipo chino, pero con una fidelidad reducida.

Sin importar los términos complicados que nos presenta esta noticia, lo relevante ahora es que parece ser que la ciencia está avanzando en su objetivo de conseguir que la teletransportación ocurra: “ambos experimentos muestran claramente que la teletransportación a través de distancias metropolitanas es tecnológicamente factible, y sin duda alguna muchos experimentos de información cuántica interesantes en el futuro se basarán en estos trabajos”, afirmó el físico cuántico Frédéric Grosshans de la Universidad París-Saclay.

Imagen: screenpunk (Vía Flickr)

Hoy, la manera en la que explicamos el olfato -cómo identificamos y distinguimos un olor de otro- se basa en que cada molécula tiene una forma específica que se enlaza con una parte de nuestros receptores olfativos. En términos prácticos, todos los estímulos que nuestros receptores reciben son analizados por el cerebro para así llegar a almacenarlos en nuestra memoria. Una nueva teoría podría enriquecer esta perspectiva, pues propone, desde la física cuántica, una explicación de la manera en la que funciona el olfato. 

La nueva teoría propone que lo que permite que se pueda distinguir entre olores no es la forma de las moléculas, sino sus vibraciones. Para probarlo, los investigadores prepararán moléculas con exactamente la misma forma pero diferentes vibraciones, y viceversa, y pondrán a olerlas a una cantidad de personas. Así podrían identificar si diferentes personas reconocerían el mismo olor a pesar de provenir de moléculas con formas diferentes; y de la misma manera averiguar si las personas pueden distinguir olores de moléculas con la misma forma, pero con vibraciones diferentes.

Esta teoría se une a las investigaciones que hoy proponen explicaciones desde la física cuántica a fenómenos biológicos (cosa que aun apenas está empezando a ser estudiada). En caso de que se demuestre su veracidad abriría todo un abanico de nuevas posibilidades para el estudio de algunas enfermedades sensoriales como la agnosia olfativa (la incapacidad de reconocer un olfato).

Estos estudios fueron propuestos por primera vez por el doctor Luca Turin, del Centro de Investigaciones Biomédicas de Flemmig en Grecia. Según declaró a la BBC, la explicación actual sobre el olfato es fuerte, pero tiene algunas falencias. “Las moléculas compuestas de hidrógeno y sulfuro pueden adquirir cientos de formas diferentes, pero todas huelen a huevos podridos”, aseguró. 

Especialistas en el tema le dijeron al medio que esta teoría es muy difícil de argumentar. Los experimentos que se han hecho no han dado pruebas contundentes, pues resultan en que a veces afirman la teoría y a veces la desmienten. Por otra parte, aseguran que la explicación actual al olfato si tiene algunos puntos débiles como asegura Turin, pero que es muy complicado confirmar la explicación cuántica.