Entrelazamiento Cuántico
El entrelazamiento es quizás la característica más sorprendente de la mecánica cuántica. Cuando dos partículas se preparan en un estado entrelazado, los resultados de sus mediciones están correlacionados de maneras que ninguna teoría clásica puede reproducir. Einstein objetó célebremente que esto era «acción fantasmagórica a distancia», argumentando que la mecánica cuántica debía ser incompleta y que debían existir variables ocultas para explicar las correlaciones localmente.
El Teorema de Bell
En 1964, John Bell demostró que cualquier teoría basada en variables ocultas locales debe satisfacer ciertas restricciones —ahora llamadas desigualdades de Bell— sobre las correlaciones entre mediciones en dos ubicaciones distantes. La mecánica cuántica predice correlaciones que violan estas desigualdades. Esto transforma un debate filosófico en una predicción experimentalmente verificable.
El Test CHSH
La versión CHSH de la desigualdad de Bell es la más comúnmente verificada en experimentos. Alice y Bob eligen entre dos configuraciones de detector (a, a' y b, b'). Para cada par de configuraciones, miden la correlación E entre sus resultados. El parámetro CHSH S = E(a,b) - E(a,b') + E(a',b) + E(a',b') está acotado por |S| <= 2 para cualquier teoría de variables ocultas locales. Para estados singlete entrelazados, la mecánica cuántica predice E(a,b) = -cos(a-b), lo que puede dar |S| hasta 2 sqrt(2) ~ 2,83.
Confirmación Experimental
Comenzando con los experimentos emblemáticos de Alain Aspect en 1982, la desigualdad de Bell ha sido violada en pruebas cada vez más rigurosas. Los experimentos «sin lagunas» de 2015 cerraron las lagunas de detección y localidad simultáneamente, dejando esencialmente ningún margen para explicaciones de variables ocultas locales. En 2022, Aspect, Clauser y Zeilinger recibieron el Premio Nobel de Física por su trabajo experimental estableciendo la violación de las desigualdades de Bell.
Uso del Simulador
Configura los cuatro ángulos de los detectores y observa cómo cambia el parámetro CHSH S. Los ángulos predeterminados dan una violación clara. El medidor del valor S muestra si estás en el régimen clásico (verde) o cuántico (rojo). Los ángulos óptimos para la violación máxima son a=0, a'=45, b=22.5, b'=67.5. Los pares entrelazados se emiten desde la fuente central hacia los detectores de Alice y Bob, y los resultados de las mediciones se acumulan con el tiempo.