El fenómeno de la no localidad cuántica desafía nuestra intuición cotidiana. Muestra las fuertes correlaciones entre varias partículas cuánticas, algunas de las cuales cambian de estado instantáneamente cuando se miden las otras. independientemente de la distancia entre ellos. Si bien este fenómeno ha sido confirmado para partículas de movimiento lento, Se ha debatido si la no localidad se conserva cuando las partículas se mueven muy rápido a velocidades cercanas a la velocidad de la luz. y más aún cuando esas velocidades son mecánicamente cuánticas indefinidas. Ahora, investigadores de la Universidad de Viena, informe de la Academia de Ciencias de Austria y el Instituto Perimetral en el último número de Cartas de revisión física que la no localidad es una propiedad universal del mundo, independientemente de cómo y a qué velocidad se muevan las partículas cuánticas.

Es fácil ilustrar cómo pueden surgir correlaciones en la vida cotidiana. Imagina que cada día del mes envías a dos de tus amigos, Alice y Bob, un motor de juguete de un juego de dos para su colección. Puede elegir que cada uno de los motores sea rojo o azul o eléctrico o de vapor. Tus amigos están separados por una gran distancia y no conocen tu elección. Una vez que lleguen sus paquetes, pueden comprobar el color de su motor con un dispositivo que puede distinguir entre rojo y azul o comprobar si el motor es eléctrico o de vapor utilizando otro dispositivo. Comparan las mediciones realizadas a lo largo del tiempo para buscar correlaciones particulares. En nuestro mundo cotidiano tales correlaciones obedecen a dos principios:"realismo" y "localidad". "Realismo" significa que Alice y Bob revelan solo el color o el mecanismo del motor que había elegido en el pasado, y "localidad" significa que la medida de Alice no puede cambiar el color o el mecanismo del motor de Bob (o viceversa). Teorema de Bell, publicado en 1964 y considerado por algunos como uno de los descubrimientos más profundos en los fundamentos de la física, demostró que las correlaciones en el mundo cuántico son incompatibles con los dos principios, un fenómeno conocido como no localidad cuántica.

La no localidad cuántica se ha confirmado en numerosos experimentos, las llamadas pruebas de Bell, en átomos, iones y electrones. No solo tiene profundas implicaciones filosóficas, pero también sustenta muchas de las aplicaciones como la computación cuántica y las comunicaciones cuánticas por satélite. Sin embargo, en todos estos experimentos, las partículas estaban en reposo o moviéndose a bajas velocidades (los científicos llaman a este régimen "no relativista"). Uno de los problemas no resueltos en este campo, que todavía desconcierta a los físicos, es si la no localidad se conserva cuando las partículas se mueven extremadamente rápido, cerca de la velocidad de la luz (es decir, en el régimen relativista), o cuando ni siquiera se mueven a una velocidad bien definida.

Para dos partículas cuánticas en una prueba de Bell, que se mueven a gran velocidad, Los investigadores predicen que las correlaciones entre las partículas son, en principio, reducido. Sin embargo, si Alice y Bob adaptan sus medidas de una manera que depende de la velocidad de las partículas, las correlaciones entre los resultados de sus medidas siguen siendo no locales. Ahora, Imagina que no solo las partículas se mueven muy rápido, pero su velocidad también es indefinida:cada partícula se mueve en una supuesta superposición de diferentes velocidades simultáneamente, así como el gato del infame Schrödinger está vivo y muerto al mismo tiempo. En cuyo caso, ¿Su descripción del mundo sigue siendo no local?

Investigadores dirigido por Časlav Brukner en la Universidad de Viena y la Academia de Ciencias de Austria, han demostrado que Alice y Bob pueden, de hecho, diseñar un experimento que demostraría que el mundo no es local. Para esto, utilizaron uno de los principios más fundamentales de la física, a saber, que los fenómenos físicos no dependen del marco de referencia desde el que los observamos. Por ejemplo, de acuerdo con este principio, cualquier observador, ya sea que se mueva o no, Verá que una manzana que cae de un árbol tocará el suelo. Los investigadores dieron un paso más y ampliaron este principio a los marcos de referencia "unidos" a las partículas cuánticas. Estos se denominan "marcos de referencia cuánticos". La idea clave es que si Alice y Bob pudieran moverse con los marcos de referencia cuánticos junto con sus respectivas partículas, podrían realizar la prueba de Bell habitual, ya que para ellos las partículas estarían en reposo. De este modo, pueden probar la no localidad cuántica de cualquier partícula cuántica, independientemente de si la velocidad es indefinida o cercana a la de la luz.

Flaminia Giacomini, uno de los autores del estudio, dice, "Nuestro resultado demuestra que es posible diseñar un experimento de Bell para partículas que se mueven en una superposición cuántica a velocidades muy altas". El coautor, Lucas Streiter, concluye, "Hemos demostrado que la no localidad es una propiedad universal de nuestro mundo". Se espera que su descubrimiento abra aplicaciones en tecnologías cuánticas, como las comunicaciones por satélite cuántico y la computación cuántica, utilizando partículas relativistas.