Decíamos ayer que pronto veremos una nueva era caracterizada por el uso de un nuevo conjunto de tecnologías en las que se usarán las propiedades de la mecánica cuántica: ordenadores mucho más rápidos, comunicaciones más seguras, mediciones más precisas.

Un elemento clave de estas tecnologías es un fenómeno sorprendente llamado "entrelazamiento cuántico", según el cual las propiedades de un sistema cuántico pueden depender de las propiedades de otro sistema cuántico situado en otro lugar, sin que haya una fuerza que relacione físicamente los dos sistemas. Si los dos están entrelazados, las propiedades de uno de los dos sistemas cambian cuando cambian las del otro, incluso si están muy separados. Esto puede usarse por ejemplo para "teletransportar" ("teleport") las propiedades de un sistema cuántico de un lugar a otro, algo imposible en un sistema físico no-cuántico (vean si no "The Fly" de David Cronenberg (1986)) y con importantes aplicaciones para el procesamiento de la información.

Las tecnologías de comunicación actuales se basan en la transmisión de datos a través de grandes distancias, incluyendo transmisiones vía satélite. Si queremos usar las ventajas que proporciona la teoría cuántica, es necesario por tanto transmitir propiedades cuánticas a grandes distancias. Hasta ahora, las comunicaciones cuánticas en la Tierra se han realizado en experimentos a lo largo de distancias no superiores a 150 km. Muy recientemente se han realizado las primeras comunicaciones cuánticas entre un satélite y la Tierray se esperan grandes avances en esa dirección en los próximos años.

Sin embargo la Mecánica Cuántica fue concebida como la física de las pequeñas distancias. ¿Cambian sus propiedades cuando la escala de distancias es mucho mayor? En concreto, ¿cambian si consideramos el papel de la fuerza de la gravedad?

Descripción gráfica del experimento. Dos satélites están inicialmente en la misma órbita. Uno de los dos cambia de órbita circular por medio de una órbita elíptica intermedia (maniobra de transferencia de Hohmann). 

Recientemente hemos propuesto un experimento para explorar esta cuestión en un trabajo publicado en New Journal of Physics. Nuestra idea es la siguiente: dos sistemas cuánticos se preparan en un estado entrelazado, estando cada uno de ellos en un satélite distinto alrededor de la misma órbita terrestre (véase la figura). El entrelazamiento se mantiene mientras ninguno de los dos cambia de órbita. Sin embargo, supongamos que en algún momento uno de los dos satélites tiene que cambiar de órbita. Esto lo puede realizar encendiendo los motores y acelerando para llegar al nuevo destino. La aceleración que necesita está determinada por las fuerzas gravitacionales que actúan sobre el satélite: cuanto más lejos queramos llegar, más largo será el tiempo que necesitamos mantener los motores encendidos para alcanzar la velocidad adecuada a la nueva órbita, dado que la gravedad es más intensa para los objetos que están más cerca de la Tierra.

Nuestros resultados muestran que esa aceleración (y por tanto, indirectamente la gravedad) cambia la calidad del entrelazamiento entre los satélites. Aunque no sería un experimento sencillo, podría ser una prueba de que la gravedad tiene efectos sobre el entrelazamiento cuántico, lo cual debería tenerse en cuenta a la hora de usar tecnología cuántica en el espacio.

Carlos Sabín
Carlos Sabín

Físico teórico. Investigador "Ramón y Cajal" en el Departamento de Física Teórica de la UAM. Autor de "Verdades y mentiras de la física cuántica".

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