MADRID, 22 Oct. (EUROPA PRESS) -
Los generadores de números aleatorios han desempeñado un papel fundamental en un experimento histórico publicado este jueves en Nature por científicos de la Universidad Tecnológica de Delft.
El experimento desarrollado en el ICFO (Instituto de Ciencias Fotónicas) --por los grupos de los profesores Morgan W. Mitchell y Valerio Pruneri, del International Computer Room Experts Association (ICREA)-- da la refutación más fuerte hasta la fecha del principio de "realismo local" de Albert Einstein, que dice que el universo obedece a leyes, no al azar, y que no hay una comunicación más rápida que la luz.
El experimento de Delft primero entrelazó dos electrones atrapados en el interior de dos cristales de diamante diferentes, y luego midió las orientaciones de los electrones. En teoría cuántica, el entrelazamiento es poderoso y misterioso: matemáticamente los dos electrones son descritos por una sola 'función de onda' que sólo especifica si coinciden o no, no la dirección o espín a la que apuntan. En un sentido matemático, pierden sus identidades. El 'realismo local' trata de explicar el mismo fenómeno con menos misterio, diciendo que las partículas deben estar apuntando a algún lugar, y simplemente no sabemos sus direcciones hasta que las medimos.
Cuando se midieron, los electrones de Delft, efectivamente, aparecen al azar de forma individual aunque coincidan muy bien. Tan bien, de hecho, que no pueden haber tenido orientaciones preexistentes, como reclama el realismo. Este comportamiento sólo es posible si los electrones se comunican entre sí, algo que es muy sorprendente para electrones atrapados en diferentes cristales. Pero aquí está la parte asombrosa: en el experimento de Delft, los diamantes estaban en diferentes edificios, a 1,3 km de distancia el uno del otro. Por otra parte, las mediciones se hicieron tan rápido que no hubo tiempo para que los electrones se comunicasen, ni siquiera con señales que viajan a la velocidad de la luz.
Esto pone al 'realismo local' en aprietos: si las orientaciones de electrones son reales, los electrones deben haberse comunicado. Pero si se comunicaron, deben haberlo hecho más rápido que la velocidad de la luz. No hay salida y el realismo local es refutado. O Dios juega a los "dados" con el universo, o los espines de los electrones pueden hablar entre sí más rápido que la velocidad de la luz.
Este sorprendente experimento requirió decisiones impredecibles extremadamente rápidas sobre cómo medir las orientaciones de electrones. Si las medidas hubieran sido predecibles, los electrones podrían haber acordado de antemano hacia dónde apuntan, simulando las comunicaciones donde no habría realmente ninguna prueba experimental.
DADOS CUÁNTICOS
Para cerrar esta brecha, el equipo de Delft se dirigió al ICFO, que tiene el récord de generadores de números aleatorios cuánticos más rápidos. ICFO diseñó un par de "dados cuánticos" para el experimento: una versión especial de su tecnología de generación de números aleatorios patentada, incluyendo la electrónica muy rápida "de extracción de aleatoriedad". Esto produjo un bit aleatorio extremadamente puro para cada medición realizada en el experimento de Delft. Los bits se produjeron en unos 100 ns, el tiempo que tarda la luz en viajar a sólo 30 metros, tiempo que no es suficiente para que los electrones se comuniquen.
"Delft nos pidió ir más allá del estado del arte en la generación de números aleatorios. Nunca antes un experimento requirió tan buenos números aleatorios en tan poco tiempo." Dice Carlos Abellán, un estudiante de doctorado en el ICFO y co-autor del estudio Delft.
Para el equipo del ICFO, la participación en el experimento de Delft era más que una oportunidad de contribuir a la física fundamental. El profesor Morgan Mitchell comenta: "Trabajar en este experimento nos empujó a desarrollar tecnologías que ahora podemos aplicar para mejorar la seguridad de las comunicaciones y la informática de alto rendimiento, otras áreas que requieren alta velocidad y números aleatorios de alta calidad."
Con la ayuda de los generadores de números aleatorios cuánticos del ICFO, el experimento Delft da una refutación casi perfecta de la visión del mundo de Einstein, en la que "nada viaja más rápido que la luz" y "Dios no juega a los dados". Al menos uno de estos estados debe estar equivocado. Las leyes que rigen el Universo pueden ser de hecho una tirada de dados.
