🧩 Correlaciones cuánticas sin entrelazamiento: un descubrimiento sorprendente

Cuando observamos el mundo a nuestra escala, todo parece obedecer leyes predecibles, las de la física clásica. Pero al sumergirnos en el universo de las partículas, las reglas cambian. Los fenómenos cuánticos a menudo contradicen la intuición y trastocan nuestras certezas.

Desde la década de 1930, los físicos descubrieron un efecto asombroso: el entrelazamiento cuántico. Dos partículas pueden permanecer vinculadas de manera invisible, manteniendo sus propiedades correlacionadas incluso cuando están separadas por grandes distancias. Albert Einstein había apodado este fenómeno "acción fantasmal a distancia", porque una medición sobre una partícula parece afectar inmediatamente a la otra, sin transmisión de información más rápida que la luz. Este comportamiento, denominado "no local", revoluciona nuestros referentes clásicos mientras sigue siendo compatible con la relatividad.


Hasta ahora, las violaciones de las "desigualdades de Bell" –una prueba matemática que demuestra que la naturaleza se comporta de manera no clásica– casi siempre se asociaban al entrelazamiento. Pero un estudio reciente publicado en Science Advances cuestiona esta idea. Los investigadores demostraron que fotones no entrelazados también podían violar estas desigualdades.

Su dispositivo experimental se basaba en un láser que enviaba fotones a un cristal particular. En esta configuración, resulta imposible saber qué fotón proviene de qué fuente: su origen es indistinguible. Los físicos luego midieron los fotones con detectores separados y observaron correlaciones inesperadas.

Los resultados mostraron una clara violación de las desigualdades de Bell, superando ampliamente el umbral estadístico. Pero aquí, la causa no es el entrelazamiento, sino un principio fundamental: la indistinguibilidad cuántica. Es decir, como los fotones son idénticos y es imposible rastrear su trayectoria exacta, producen correlaciones colectivas, dando lugar a un comportamiento no local.

Este descubrimiento sugiere que existen varias maneras de obtener efectos "cuánticos extraños" y no solo mediante el entrelazamiento. Esto amplía nuestra visión de la mecánica cuántica y abre nuevas vías para sus aplicaciones, especialmente en las tecnologías de la información cuántica.

Sin embargo, los investigadores destacan ciertas limitaciones. El experimento se basa en una selección a posteriori de los fotones detectados, lo que puede introducir sesgos, y los ajustes de fase de los detectores podrían influir en los resultados. Están previstas mejoras técnicas para confirmar y reforzar estas observaciones.

Indistinguibilidad cuántica

En física cuántica, las partículas idénticas –como los fotones– no pueden distinguirse individualmente. A diferencia de dos canicas o dos pelotas que se pueden seguir por separado, estas partículas se comportan como si su identidad se fundiera en un conjunto.

Este principio, llamado indistinguibilidad, conduce a fenómenos de interferencia y correlaciones únicos. Ya es conocido por explicar la superfluidez o la superconductividad, y juega un papel central en muchas tecnologías cuánticas.

En este estudio, la indistinguibilidad por identidad de trayectoria permitió que fotones no entrelazados reprodujeran efectos hasta ahora atribuidos al entrelazamiento. Esto amplía nuestra comprensión de los mecanismos cuánticos y podría inspirar nuevos métodos para crear o estabilizar estados cuánticos útiles en informática o metrología.

Desigualdades de Bell

Las desigualdades de Bell, formuladas en la década de 1960 por el físico John Bell, son una herramienta clave para distinguir las correlaciones clásicas de las correlaciones verdaderamente cuánticas. Si se respetan estas desigualdades, la física clásica basta para explicar los resultados. Si se violan, es señal de una no-localidad cuántica.

Históricamente, estas violaciones confirmaron la existencia del entrelazamiento. Pero el experimento reciente muestra que pueden aparecer incluso sin este vínculo tradicional, gracias a la indistinguibilidad.

Esto cuestiona una idea ampliamente aceptada y empuja a los físicos a considerar nuevos experimentos, donde otras propiedades cuánticas –y no solo el entrelazamiento– podrían producir comportamientos no clásicos. A largo plazo, estas investigaciones podrían simplificar ciertos dispositivos experimentales y revelar aspectos aún poco conocidos de la mecánica cuántica.