La ONU ha proclamado 2025 como el Año Internacional de la Ciencia y la Tecnología Cuánticas (IYQ). Este año se cumplen 100 años del desarrollo de la mecánica cuántica. Uno de los fenómenos más fascinantes y fundamentales del mundo cuántico es el entrelazamiento, una conexión profunda en la que dos partículas se vinculan, desafiando posiblemente la velocidad de la luz. El profesor Burgdörfer habló con iGlobenews sobre una colaboración reciente entre la Universidad Tecnológica de Viena (TU Wien) y científicos de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pekín. Sus hallazgos han abierto un nuevo campo de la física, centrado en fenómenos que ocurren en escalas de tiempo inimaginablemente cortas: attosegundos, es decir, una milmillonésima de una milmillonésima de segundo.
Lukas Barcherini Peter
20 de octubre de 2025
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La física cuántica estudia el comportamiento de las partículas más pequeñas, como los electrones o los fotones. En el núcleo de este mundo se encuentra el concepto de cuanto, la unidad más pequeña posible que no puede dividirse más. A diferencia de los objetos que vemos, las partículas cuánticas no siguen las mismas leyes físicas. En lugar de moverse de forma predecible, pueden existir en superposición, o en múltiples estados al mismo tiempo. Por ejemplo, se sabe que los electrones giran en torno a su propio eje. Sin embargo, un electrón gira hacia arriba y hacia abajo simultáneamente. Solo cuando se mide, el electrón “elige” un estado definido.
Aún más extraño es el concepto de entrelazamiento cuántico, en el que dos partículas cuánticas se conectan tan profundamente que el estado de una influye inmediatamente en el estado de la otra, independientemente de la distancia que las separe.
Cuando dos electrones se entrelazan, sus espines quedan perfectamente correlacionados: si se mide uno de los electrones con un espín hacia arriba, el otro se encontrará de forma instantánea con un espín en la dirección opuesta. En teoría, esto sigue siendo válido incluso si ambos electrones están separados por millones de años luz. Si la información sobre la dirección del espín se transmitiera de manera clásica —por ejemplo, mediante un haz de luz codificado en código Morse— tardaría millones de años en recorrer esa distancia, sin embargo, con el entrelazamiento cuántico, la conexión parece instantánea. Albert Einstein describió célebremente este fenómeno como una “acción fantasmal a distancia”.
En una entrevista exclusiva con iGlobenews, el profesor Dr. Joachim Burgdörfer, coautor de un artículo trascendental sobre este tema y profesor del Instituto de Física Teórica de la Universidad Técnica de Viena (TU Wien), ha ilustrado el concepto de entrelazamiento con un ejemplo muy claro: imaginemos un átomo de helio, que contiene naturalmente dos electrones, uno con espín hacia arriba y otro con espín hacia abajo. Supongamos que estos electrones están entrelazados, pero separados: uno viaja a Budapest y el otro a Linz. Si medimos el espín del electrón en Budapest y resulta ser hacia arriba, sabemos inmediatamente que el electrón en Linz debe estar hacia abajo. Esto se debe a que un par de electrones del mismo átomo de helio tiene un espín combinado de cero. Si un espín está hacia arriba, el otro tiene que estar hacia abajo.
El punto clave del entrelazamiento reside en cómo se realiza la medición. Si el espín se mide en Budapest a lo largo de un eje diferente —por ejemplo, de forma lateral en lugar de vertical—, esa elección influye directamente en el resultado obtenido en Linz. A esto es a lo que Burgdörfer denomina «contextualización»: la idea de que la naturaleza de una medición determina las condiciones para interpretar la otra. No se intercambia ninguna señal, pero el estado cuántico global responde a la medición que ha tenido lugar. Incluso antes de que se mida el electrón en Linz, su resultado queda condicionado por lo que se hizo en Budapest. Según Burgdörfer, este aspecto profundamente contraintuitivo es lo que hace que el entrelazamiento sea tan poderoso y tan mal comprendido.
En su estudio, publicado en la revista Physical Review, el profesor Burgdörfer y sus colaboradores chinos desarrollaron simulaciones que permiten seguir cómo se forma el entrelazamiento cuántico a lo largo del tiempo, con una precisión de hasta 223 attosegundos.
El equipo simuló cómo un láser de alta frecuencia interactúa con un átomo. Normalmente, un pulso de este tipo expulsa un solo electrón de su órbita alrededor del núcleo del átomo. Si el láser es lo suficientemente intenso, también puede desplazar un segundo electrón a una órbita diferente, correspondiente a un nivel de energía distinto. En su simulación, un electrón fue expulsado por completo, mientras que el otro fue excitado a otra órbita.
Los investigadores descubrieron que, cuando un electrón era expulsado y el otro desplazado, ambos quedaban entrelazados, lo que significa que sus estados ya no podían describirse de manera independiente. Aún más sorprendente fue que el momento en que el primer electrón abandonaba el átomo —el “tiempo de nacimiento”— no era fijo, sino que existía en una superposición temporal, saliendo tanto antes como después. Mediante el análisis de cambios sutiles en la energía del electrón restante, el equipo logró reconstruir este proceso. Mediante el análisis de cambios sutiles en la energía del electrón restante, el equipo reconstruyó este proceso. Se desarrolló en poco más de 232 attosegundos, lo que demuestra que el entrelazamiento surge gradualmente, y no de forma instantánea. (1 attosegundo = 10-18 segundos)
El avance del profesor Burgdörfer se basa directamente en la investigación ganadora del Premio Nobel de 2023, que desarrolló pulsos de luz de attosegundos para observar el movimiento de los electrones en tiempo real, y entre cuyos laureados se encuentra el profesor Ferenc Krausz, de la Universidad Técnica, quien demostró que el movimiento de los electrones tiene una duración medible. El trabajo del profesor Burgdörfer continúa este avance utilizando simulaciones para demostrar que el entrelazamiento también tiene una estructura temporal. Aunque se trata aún de un estudio teórico y está pendiente de validación experimental, esta investigación abre un nuevo capítulo en la dinámica cuántica de attosegundos, un campo de investigación completamente nuevo.
Aunque el artículo de Burgdörfer no aborda directamente uno de los temas más comentados de la investigación cuántica —la comunicación cuántica—, sí arroja luz sobre los fenómenos que subyacen a la tecnología implicada: “Todos nos encontramos con ello […] en la vida cotidiana, por ejemplo, en la caja del supermercado: cuando se escanea un código de barras, se utiliza un láser. Y ese láser se basa en principios de la física cuántica.”, afirma el profesor Burgdörfer.
Por el contrario, la comunicación cuántica opera en una escala temporal muy diferente. En lugar de centrarse en los attosegundos, los investigadores buscan preservar el entrelazamiento durante períodos prolongados de segundos o minutos. El objetivo es utilizar estos enlaces cuánticos estables para lograr una comunicación segura e inviolable. En este caso, el reto no es la velocidad, sino mantener la coherencia a lo largo del tiempo para garantizar una transmisión sin interrupciones y fiable.
El mundo cuántico se está convirtiendo rápidamente en la próxima gran frontera de la física. Lo que antes parecía incomprensible, hoy empieza a explorarse y entenderse. Einstein describió célebremente la mecánica cuántica como «espeluznante», pero ese misterio se desvanece a medida que se profundiza en su comprensión. Como explica el profesor Burgdörfer, si aceptamos algunos supuestos, como que ciertas partículas se comportan como ondas, al igual que los fotones de la luz, entonces la física clásica, incluidas las leyes básicas de Newton, transita de forma natural hacia la teoría cuántica. La investigación en curso, especialmente en escalas de tiempo ultrarrápidas, sigue arrojando luz sobre lo que antes parecía incognoscible.
