Tras la frontera del mundo macroscópico existe un universo, mucho más sugerente, exótico y extraordinario que el que nuestros sentidos pudieron alguna vez imaginar. La naturaleza cuántica representa un desafío constante a nuestro lógica más elemental y muestra que, por mucho que creamos que algo es de una determinada manera, la física moderna se encargará de demostrarnos las infinitas caras de un mismo suceso.

La revolución cuántica representa uno de los paradigmas más espectaculares y sorprendentes desde que Newton enunciara hace más de 300 años sus Principia Mathematica.
Cuando creíamos que habíamos dado con los ladrillos elementales sobre los que construir la realidad, llegó la física cuántica para poner a los humanos en su sitio y evidenciar que aún no sabemos prácticamente nada.

Hace ya un tiempo dediqué un post entero a uno de los temas que más me fascinan de la física actual; el entrelazamiento cuántico, aquel que posibilita que dos partículas separadas entre sí una distancia infinita puedan transmitir información al instante. El que sea información lo que se transmite y no materia es lo que permite no violar la ley de la relatividad especial, aquella que afirma que la máxima velocidad a la que puede viajar cualquier partícula en el vacío es de 300.000 km/s. Este fenómeno, unido al hecho de que el propio proceso de observación modifique lo observado, es lo que da lugar a la criptografía cuántica, el método de seguridad perfecto, inviolable, ya que cualquiera que se interponga entre el emisor y el receptor durante la creación de la clave dejará una huella que evitará que el mensaje sea enviado y por tanto que el intruso pueda acceder a el.

La criptografía cuántica ya no es un modelo teórico creado en la mente de insignes científicos. La empresa Id Quantique hizo uso de este fenómeno para proteger el envío de los votos en las elecciones del 2007 de Ginebra, Suiza, entre la oficina de recuento de votos y el centro de datos del gobierno suizo. En los extremos del canal de comunicación, fibra óptica, se ubicó el codificador que impedía que la información del voto no se materializara hasta no llegar al destinatario. Si durante el viaje se hubiera intentado manipular se habría detectado y la información "resultado del voto" no habría llegado al destinatario, ni al hacker ni al destinatario legal, ni habría sido por tanto computable al resultado final de votos.

¿Cómo entrelazar partículas para poder actuar entre ellas a distancia?

Dentro de un átomo un electrón que baja de una vez dos niveles de energía, genera dos fotones entrelazados. Si bien lo anterior puede alcanzarse de forma natural, sin intervención humana, existe un método por medio del cual podemos crear fotones entrelazados; por medio de un haz de rayos ultravioletas impactando en un cristal de beta-borato de bario se pueden crear dos fotones del doble de longitud de onda que el original entrelazados.

Anton Zelinger, uno de los científicos más ilustres en temas de teletransportación cuántica por medio del entrelazamiento cuántico, consiguió la transferencia de información de un fotón a otro de forma instantánea entre las islas de La Palma y Tenerife, 144 kilómetros. El experimento fue publicado en la revista "Physical Review Letters". Este ha sido, hasta la fecha, el experimento de entrelazamiento cuántico de mayor alcance. Además ha sido, en esta ocasión, el aire el medio de transmisión utilizado en lugar de la fibra óptica. No se sabe exactamente como las partículas permanecen entrelazadas pero lo cierto es que ocurre.

Ordenadores Cuánticos

Los bits solo disponen de dos informaciones, unos y ceros, sin embargo el qbit tiene infinitos estados resultado de una superposición de estados binarios. Cada qbit sería como las coordenadas geográficas de un punto de la Tierra siendo el norte el 1 y el sur el 0. Los valores alfa y beta representan el peso o la probabilidad de encontrarse en el 1 o el 0 correspondiente a la notación binaria.

En base a esta realidad surge la computación cuántica, ordenadores cuya capacidad de proceso se encuentra muchos ordenes de magnitud por delante de los actuales.

Con sólo 64 bits disponemos de 2^64 estados, es decir, trillones de estados a espera de ser procesados por nuestros limitados procesadores, sin embargo, el ordenador cuántico al trabajar con qbits, que pueden presentar una combinación de infinitos estados binarios podría procesar la información de los 2^64 estados anteriores de forma instantánea. Esto ayudaría a una mayor precisión en la predicción de sistemas extremadamente complejos como por ejemplo el clima, siempre, claro está, con el permiso de las limitaciones inherentes a lo que la teoría del caos considera en un sistema impredecible al cien por ciento.

Recientemente fue publicado en la prestigiosa Nature la creación del primer ordenador cuántico de la mano de la empresa canadiense D-Wave Systems. Los creadores de Rainier, como han bautizado al chip de la imagen, si finalmente demuestran su aplicación real, podrían ser los justos  merecedores del premio Nobel de Física del próximo año. Una de las empresas a las que más podría interesar la ingente capacidad de procesamiento de este tipo de ordenadores es Google, y es por ello que es precisamente esta empresa uno de los principales mecenas del proyecto.

Lo que es seguro es que cuando finalmente este tipo de ordenadores sean comercializados los ordenadores actuales solo servirán para adornar el escritorio de algún nostálgico de las antigüedades.

Esta misma semana, junio del 2011, la empresa D-Wave ha anunciado la venta del primer ordenador cuántico de la historia a la empresa de tecnología Lockheed Martin por 10 millones de dólares. Habrá pues que seguir de cerca el rendimiento de dicho procesador en aplicaciones comerciales para poder hacer una valoración más certera de sus bondades.

Al calor del avance en el conocimiento del entrelazamiento cuántico está naciendo una nueva fuente de investigación sumamente interesante, denominada biología cuántica. En esta disciplina se piensa que la extrema eficiencia de algunas capacidades animales pueda deberse a una conexión instantánea de información debido al entrelazamiento existente entre el animal y otros elementos a distancia. Gracias a lo anterior se explicaría como es posible que bandadas de aves se trasladen miles de kilómetros, con ayuda del campo magnético, en una ruta trazada a la perfección y sin ayuda ni de mapa ni de navegadores GPS como el que los humanos utilizamos para orientarnos. 

Si nos ponemos metafísicos y preguntáramos a algún místico oriental este diría que el entrelazamiento cuántico es algo que ya conocían desde hacía muchísimo tiempo atrás, y que cuando hablaban del Todo, en realidad hablaban de lo que ahora los científicos refieren con el término de entrelazamiento cuántico. Una partícula de agua en el océano es en realidad todo el océano y cualquier cambio en la parte tiene su influencia en el todo y viceversa.

Si bien Einstein fue el primero en presenciar en el experimento EPR (Einstein, Podolsky, Rosen) el fenómeno del entrelazamiento, lo que el llamaba "acción fantasmagórica a distancia", lo cierto es que este murió queriendo rechazar esta realidad tan alejada de toda lógica.

La cuántica ha demostrado que una partícula puede estar en dos lugares a la vez en diferentes estados que solo se concretaran en uno en el momento de ser observados, detectados. "Dios no juega a los dados", decía el ateo Einstein, de forma figurada, ¿como puede ser que algo esté aquí y allí en el mismo tiempo pensaba el genio?.

El experimento de la Doble Rendija de Young, del que también hablé en un post llamado "El experimento más bello de todos los tiempos", muestra la increíble dualidad de la naturaleza la cual adopta una forma u otra en función del método de observación elegido. Un electrón no es onda ni partícula, sino ambas cosas a la vez.

Las cosas no son o no son sino que conviven en diferentes estados con una probabilidad de manifestarse diferente en cada uno de ellos. La paradoja del gato de Schrödinger nos muestra a un gato metido en una caja con una ampolla conteniendo una sustancia mortal en su interior con probabilidad del 50% de romperse que se encuentra en un estado superpuesto de "gato muerto/gato vivo". Este experimento dio lugar a creer en la existencia de las variables ocultas, esas que impedían definir el estado real en un momento determinado.

Estas propiedades de la naturaleza sirven como aliciente para huir del dogmatismo de las ideas que muchos políticos abanderan en sus discursos. Todo depende de nuestra observación, la cual por otro lado está plagada de prejuicios que nos alejan de la verdad. No hay nadie más equivocado que aquel que dice estar completamente seguro de algo.

En el entrelazamiento cuántico antes descrito lo que se transmite no es materia sino información, y es por ello por lo que empieza a surgir entre muchos científicos la idea de que el mundo no existe hasta que no es detectado, en términos cuánticos hasta que su función de onda no colapsa y que por tanto la vida no está compuesta de materia, ni energía sino de información.

El actual movimiento de concienciación social 15M es un analogía macroscópica del poder de transmisión de la información en tiempo real que posibilita el entrelazamiento cuántico.  Las redes sociales utilizadas en una misma dirección presenta un poder contra al que ningún partido podrá luchar.