"Acción espeluznante a distancia, "La suma de Einstein de la física cuántica, ha sido una crítica de la mecánica cuántica desde que surgió el campo. Hasta aquí, descripciones de partículas entrelazadas para explicar sus respuestas aparentemente más rápidas que la luz, e incluso las explicaciones de los cambios de fase inducidos por un campo electromagnético en regiones donde es cero (el efecto "Aharonov-Bohm") han abordado principalmente estas preocupaciones. Sin embargo, Las recientes demostraciones teóricas y experimentales de un protocolo de comunicación cuántica "contrafactual" han resultado difíciles de explicar en términos de causa y efecto físicos. En este tipo de comunicación cuántica, los observadores a ambos lados de un "canal de transmisión" intercambian información sin que ninguna partícula pase entre ellos; es realmente espeluznante.

Ahora, Yakir Aharonov, Profesor de la Universidad de Tel Aviv en Israel y de la Universidad Chapman en los EE. UU., y Daniel Rohrlich, Profesor de la Universidad Ben-Gurion del Negev en Israel, han echado un vistazo más de cerca a este llamado protocolo de comunicación cuántica contrafactual en términos de propiedades conservadas de las partículas. Su análisis proporciona una explicación de la comunicación cuántica contrafactual que no recurre a "acciones espeluznantes a distancia, "pero en cambio implica que la partícula y una de sus propiedades conservadas, el momento angular modular, se separan.

El espeluznante protocolo cuántico

El protocolo de comunicación cuántica contrafactual informado en 2013 surgió a través de estudios teóricos de dos observadores, la buena Alice y Bob, que se enlazaban a través de partículas a lo largo de un canal de transmisión. según lo informado por Hatim Salih, Zheng Hong Li, Mohammad Al-Amri y Muhammad Suhail Zubairy (entonces en el Centro Nacional de Matemáticas y Física en Arabia Saudita y la Universidad Texas A&M en los Estados Unidos).

"Se interesaron mucho en el hecho de que estas partículas masivas, que serían señales, podría ser detenido y bloqueado, "explica Rohrlich. En su análisis, Salih y sus coautores demostraron que cuando había dos barreras de bloqueo parcial en el canal, Alice pudo identificar si Bob había cerrado o no su extremo del canal con un espejo reflectante o lo había dejado abierto. a pesar de que la función de onda a medida que evolucionó en las condiciones establecidas no pudo entrar en el extremo del canal de Bob.

"Nos pareció sumamente interesante:la posibilidad de comunicación sin que nada pase entre las dos personas que se comunican entre sí, ", dice Aharonov." Y queríamos ver si podíamos entenderlo mejor ".

Un enfoque conservador

De hecho, Aharonov ya tiene un legado en las interpretaciones de fenómenos cuánticos aparentemente extraños, que se remonta a su trabajo en 1959 para explicar el efecto Aharonov-Bohm, a veces denominado efecto Ehrenberg-Siday-Aharonov-Bohm en reconocimiento de una predicción teórica del efecto en 1949. Los investigadores experimentales habían observado un cambio de fase en partículas cargadas cerca de un campo electromagnético a pesar de que el campo era cero en toda la región ocupada por la función de onda de la partícula.

"Generalmente, la gente piensa solo en la función de onda, "dice Aharonov, refiriéndose a descripciones comunes de superposición. "Lo piensan matemáticamente pero no lo relacionan con una cantidad conservada que es el impulso modular". Al analizar los efectos cuánticos en términos del intercambio de una variable conservada, el momento modular, Aharonov y David Bohm pudieron explicar el efecto Aharonov-Bohm. Ahora, junto a Rohrlich, se dispuso a aplicar el mismo tipo de análisis al protocolo de comunicación cuántica contrafactual.

Rohrlich y Aharonov consideraron dos canales de transmisión paralelos:uno con el extremo de Bob cerrado con un espejo y el otro abierto. (Esto también equivale a un solo canal de transmisión donde el espejo de Bob está en una superposición de estados abierto y cerrado). Luego consideran una función de onda inicial en una superposición del estado en el canal abierto más el estado en el canal cerrado.

El problema surge porque, como lo habían demostrado Salih y sus coautores, la función de onda evoluciona de manera diferente dependiendo de si el extremo de Bob está cerrado o no. Como resultado, después de que haya transcurrido un cierto período de tiempo, la superposición será el estado de un canal menos el estado del otro canal, pero eso equivale a una fase diferente de la función de onda inicial. Dado que el momento angular modular depende de la fase, esto sugiere que el momento angular modular de la partícula ha cambiado aunque la función de onda de la partícula no pueda ocupar la parte del canal donde Bob tiene su espejo abierto o cerrado.

"La única forma de explicar cómo cambió el momento angular es que parte del momento angular de la partícula lo dejó y fue al otro lado, "dice Aharonov. Como él y Rohrlich lo explican, parte del momento angular sale de la partícula, entra en la región del canal de transmisión que la función de onda de la partícula no puede, y ahí, es absorbido por el espejo de modo que se altera el valor del momento angular modular en la partícula. También sugieren que podrían resultar resultados similares si se considera el momento angular de giro y otras propiedades conservadas.

Propiedades temperamentales

Aharonov y Rohrlich comparan el comportamiento de la partícula y su momento angular modular con el sonriente gato de Cheshire en "Alicia en el país de las maravillas". "que parece seguir adelante, dejando atrás su sonrisa. "Aunque es muy sorprendente que las propiedades puedan dejar sus partículas, no es tan sorprendente como decir que no pasó nada y hubo un efecto, "dice Aharonov, comparando su explicación con la idea de que la partícula con sus propiedades no encuentra nada que pueda cambiar el momento angular modular, sin embargo, esa propiedad cambia de todos modos.

Como todos los conceptos nuevos, La explicación de Aharonov y Rohrlich no está exenta de críticas, cualquiera. Rohrlich destaca el punto planteado por uno de los revisores pares (anónimos) del artículo, quien, no obstante, dio una valoración positiva general del documento. "Ellos decían, con humor sí, evitamos un problema, pero nos metimos en otro problema, "dice Rohrlich. Sin embargo, agrega:"Si estás hablando de un gato y su sonrisa, eso es muy extraño, pero por supuesto, todo esto tiene que traducirse de nuevo en partículas elementales, y si una partícula elemental pierde su giro porque su giro va a otra parte, tal vez eso sea algo a lo que podamos acostumbrarnos ".

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