Los generadores de números aleatorios desarrollados en ICFO - El Instituto de Ciencias Fotónicas, por los grupos de profesores de ICREA Morgan W. Mitchell y Valerio Pruneri, jugaron un papel fundamental en el histórico experimento que se publicó hoy en línea en Naturaleza por el grupo de Ronald Hanson en TU Delft. El experimento 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 comunicación más rápida que la luz..
Como se describe en la red de grupos de Hanson, el experimento de Delft primero "entrelazó" dos electrones atrapados dentro de dos cristales de diamante diferentes, y luego midió las orientaciones de los electrones. En la teoría cuántica, el entrelazamiento es poderoso y misterioso: matemáticamente los dos electrones son descritos por un solo"función de onda" que solo especifica si están de acuerdo o en desacuerdo, no en qué dirección giran puntos. En un sentido matemático, pierden sus identidades. El "realismo local" intenta explicar los mismos fenómenos con menos misterio, diciendo que las partículas debenestar apuntando a alguna parte, simplemente no conocemos sus direcciones hasta que las medimos.
Cuando se midieron, los electrones de Delft sí parecían aleatorios individualmente, aunque coincidían muy bien. Tan bien, de hecho, que no pueden haber tenido orientaciones preexistentes, como afirma el realismo. Este comportamiento solo es posible si los electrones se comunican entre sí, algo que es muy sorprendente para los 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 uno del otro. Además, las mediciones se hicieron tan rápido que no habíat tiempo para que los electrones se comuniquen, ni siquiera con señales que viajan a la velocidad de la luz. Esto pone al "realismo local" en un punto muy estrecho: si las orientaciones de los electrones son reales, los electrones deben haberse comunicado. Pero si se comunicaron,debe haberlo hecho más rápido que la velocidad de la luz. No hay salida, y el realismo local está refutado. O Dios juega a los "dados" con el universo, o los giros de electrones pueden comunicarse entre sí más rápido que la velocidad de luz.
Este asombroso experimento requirió decisiones extremadamente rápidas e impredecibles sobre cómo medir las orientaciones de los electrones. Si las mediciones hubieran sido predecibles, los electrones podrían haber acordado de antemano en qué dirección apuntar, simulando comunicaciones donde realmente no había ninguna, unbrecha en la prueba experimental conocida como una "laguna". Para cerrar esta laguna, el equipo de Delft recurrió a ICFO, que ostenta el récord de los generadores cuánticos de números aleatorios más rápidos. ICFO diseñó un par de "dados cuánticos" para el experimento: unversión especial de su tecnología patentada de generación de números aleatorios, incluida la electrónica de "extracción aleatoria" muy rápida. Esto produjo un bit aleatorio extremadamente puro para cada medición realizada en el experimento de Delft. Los bits se produjeron en aproximadamente 100 ns, el tiempo que tarda la luz enviajar sólo 30 metros, no es suficiente tiempo para que los electrones se comuniquen ". Delft nos pidió que vayamos más allá del estado del arte en la generación de números aleatorios. Nunca antes ha habido un expEl experimento requería tan buenos números aleatorios en tan poco tiempo ", dice Carlos Abellán, estudiante de doctorado en ICFO y coautor del estudio de Delft.
Para el equipo del ICFO, la participación en el experimento de Delft fue más que una oportunidad de contribuir a la física fundamental. El profesor Morgan Mitchell comenta: "Trabajar en este experimento nos impulsó a desarrollar tecnologías que ahora podemos aplicar para mejorar la seguridad de las comunicaciones yinformática de alto rendimiento, otras áreas que requieren números aleatorios de alta velocidad y alta calidad ".
Con la ayuda de los generadores cuánticos de números aleatorios del ICFO, el experimento de Delft ofrece 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 una de estas afirmacionesdebe estar equivocado. Las leyes que gobiernan el Universo pueden de hecho ser un tiro de dados.
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Materiales proporcionado por ICFO-Instituto de Ciencias Fotónicas . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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