Einstein estaba equivocado sobre al menos una cosa: de hecho, hay "acciones espeluznantes a distancia", como lo demuestran ahora los investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST.
Einstein usó ese término para referirse a la mecánica cuántica, que describe el comportamiento curioso de las partículas más pequeñas de materia y luz. Se refería, específicamente, al enredo, la idea de que dos partículas físicamente separadas pueden tener propiedades correlacionadas, con valores queson inciertos hasta que se miden. Einstein era dudoso, y hasta ahora, los investigadores no han podido apoyarlo con una confianza casi total.
Como se describe en un documento publicado en línea y enviado a Cartas de revisión física PRL , investigadores del NIST y varias otras instituciones crearon pares de partículas de luz idénticas, o fotones, y los enviaron a dos ubicaciones diferentes para su medición.Los investigadores mostraron que los resultados medidos no solo estaban correlacionados, sino también, al eliminar todas las otras opciones conocidas, que estas correlaciones no pueden ser causadas por el universo "realista" controlado localmente que Einstein pensó que vivíamos. Esto implica una explicación diferente, comoentrelazamiento.
Los experimentos del NIST se llaman pruebas de Bell, llamadas así porque en 1964 el físico irlandés John Bell demostró que existen límites para las correlaciones de medición que pueden atribuirse a condiciones locales preexistentes es decir, realistas. Las correlaciones adicionales más allá de esos límites requeriríanenviar señales más rápido que la velocidad de la luz, que los científicos consideran imposible, u otro mecanismo, como el enredo cuántico.
El equipo de investigación logró esta hazaña al cerrar simultáneamente las tres principales "lagunas" que han plagado las pruebas de Bell anteriores. El cierre de las lagunas fue posible gracias a los avances técnicos recientes, incluidos los detectores ultrarrápidos de fotones únicos del NIST, que pueden detectar con precisión al menos 90porcentaje de señales muy débiles y nuevas herramientas para seleccionar aleatoriamente la configuración del detector.
"No se puede probar la mecánica cuántica, pero el realismo local o la acción local oculta es incompatible con nuestro experimento", dice Krister Shalm de NIST. "Nuestros resultados concuerdan con lo que la mecánica cuántica predice sobre las acciones espeluznantes compartidas por las partículas enredadas"."
El documento NIST fue enviado a PRL con otro documento de un equipo de la Universidad de Viena en Austria que utilizó un detector de fotones individuales de alta eficiencia similar proporcionado por NIST para realizar una prueba de Bell que logró resultados similares.
Los resultados del NIST son más definitivos que los informados recientemente por investigadores de la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos.
En el experimento NIST, la fuente de fotones y los dos detectores se ubicaron en tres habitaciones diferentes, ampliamente separadas en el mismo piso en un gran edificio de laboratorio. Los dos detectores están a 184 metros de distancia, y 126 y 132 metros, respectivamente, dela fuente de fotones
La fuente crea una corriente de pares de fotones a través de un proceso común en el que un rayo láser estimula un tipo especial de cristal. En general, se presume que este proceso crea pares de fotones entrelazados, de modo que las polarizaciones de los fotones están altamente correlacionadas conLa polarización se refiere a la orientación específica del fotón, como vertical u horizontal las gafas de sol polarizadoras bloquean preferentemente la luz polarizada horizontalmente, análoga a las dos caras de una moneda.
Los pares de fotones se separan y se envían por cable de fibra óptica a detectores separados en las habitaciones distantes. Mientras los fotones están en vuelo, un generador de números aleatorios elige una de dos configuraciones de polarización para cada analizador de polarización. Si el fotón coincide con el analizadorconfiguración, luego se detectó más del 90 por ciento de las veces.
En la mejor ejecución experimental, ambos detectores identificaron simultáneamente fotones un total de 6,378 veces durante un período de 30 minutos. Otros resultados como la activación de un solo detector representaron solo 5,749 de los 12,127 eventos relevantes totales. Los investigadores calcularon queLa posibilidad máxima de que el realismo local produzca estos resultados es solo 0.0000000059, o aproximadamente 1 en 170 millones. Este resultado excede el requisito de la comunidad de física de partículas para un resultado "5 sigma" necesario para declarar algo como un descubrimiento. Los resultados descartan fuertemente las teorías realistas locales,sugiriendo que la explicación mecánica cuántica del enredo es de hecho la explicación correcta.
El experimento NIST cerró las tres lagunas principales de la siguiente manera :
Muestreo equitativo: gracias a los detectores de un solo fotón del NIST, el experimento fue lo suficientemente eficiente como para garantizar que los fotones detectados y los resultados de las mediciones fueran representativos de los totales reales. Los detectores, hechos de nanocables superconductores, eran 90 por ciento eficientes y el sistema totalla eficiencia fue de aproximadamente el 75 por ciento.
Sin comunicación más rápida que la luz: los dos detectores midieron los fotones del mismo par a unos pocos cientos de nanosegundos de distancia, terminando más de 40 nanosegundos antes de que pudiera tener lugar una comunicación a la velocidad de la luz entre los detectores. Información que viaja a la velocidad dela luz requeriría 617 nanosegundos para viajar entre los detectores.
Libertad de elección: la configuración del detector fue elegida por generadores de números aleatorios que operan fuera del cono de luz es decir, posible influencia de la fuente de fotones, y por lo tanto, estaban libres de manipulación. De hecho, el experimento demostró una "máquina de violación de Bell"que el NIST finalmente planea usar para certificar la aleatoriedad.
Para garantizar aún más que las variables ocultas, como las fluctuaciones de la red eléctrica, no pudieran haber influido en los resultados, los investigadores realizaron corridas experimentales adicionales mezcladas con otra fuente de aleatoriedad: datos de películas populares, programas de televisión y los dígitos de Pi.t cambiar el resultado.
El experimento se realizó en el campus de NIST en Boulder, Colorado, donde los investigadores fabricaron uno de los detectores de fotones y brindaron apoyo teórico. Los investigadores del Laboratorio de Propulsión a Chorro Pasadena, California hicieron el otro detector. Los investigadores de Gaithersburg del NIST,Md., La sede construyó generadores de números aleatorios y circuitos relacionados. Investigadores de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign, Ill. Y la Universidad de Waterloo y la Universidad de Moncton en Canadá ayudaron a desarrollar la fuente de fotones y realizar los experimentos.El Instituto de Ciencia y Tecnología de Barcelona en España desarrolló otro generador de números aleatorios.
La financiación para las contribuciones del NIST al experimento fue proporcionada, en parte, por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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