Einstein lo llamó acción fantasmal a distancia, y nunca terminó de aceptarlo. El entrelazamiento cuántico es una correlación entre partículas tan fuerte que ya no pueden describirse por separado, sin importar cuánta distancia las separe. Hoy sabemos que es real, y es la base de las futuras comunicaciones y computadoras cuánticas.
Imagina dos partículas creadas en un mismo proceso de modo que su propiedad total está definida, pero la de cada una por separado no. Por ejemplo, dos electrones cuyos espines deben ser opuestos, sin que ninguno tenga un valor propio hasta medirlo. Al medir uno y obtener espín hacia arriba, sabemos al instante que el otro, aunque esté a años luz, dará espín hacia abajo.
En 1935, Einstein, Podolsky y Rosen publicaron un célebre argumento: si la mecánica cuántica es completa, esa correlación instantánea implicaría una influencia más rápida que la luz. Concluyeron que la teoría debía estar incompleta y que existirían variables ocultas, valores definidos desde el origen que nosotros desconocemos, como un par de guantes en cajas separadas: si abres una y ves el guante izquierdo, sabes que la otra tiene el derecho.
En 1964, John Bell encontró una forma de decidir la discusión con un experimento. Demostró que cualquier teoría de variables ocultas locales debe cumplir ciertas desigualdades estadísticas entre las correlaciones medidas, mientras que la mecánica cuántica predice que se violan. Desde los años setenta y ochenta, con trabajos pioneros de varios grupos, los experimentos han mostrado violaciones sostenidas, y los más recientes cerraron las principales lagunas experimentales. La naturaleza no funciona como los guantes: la correlación cuántica es más profunda.
Aunque la correlación parece instantánea, no puede usarse para enviar mensajes más rápido que la luz. El resultado de cada medición individual es aleatorio; solo al comparar los resultados de ambos lados, usando un canal convencional que no supera la velocidad de la luz, se descubre la correlación. Así, la relatividad queda a salvo.
El entrelazamiento es un recurso valioso. En criptografía cuántica permite detectar intentos de espionaje, porque medir un sistema entrelazado altera sus correlaciones. En computación cuántica, los qubits entrelazados permiten algoritmos que no tienen equivalente clásico. En metrología, mejora la precisión de relojes y sensores. Varios países han realizado experimentos de distribución de entrelazamiento por fibra y por satélite a distancias de cientos y miles de kilómetros.
Todavía se discute qué significa exactamente el entrelazamiento desde el punto de vista de la realidad. Las distintas interpretaciones de la mecánica cuántica lo explican de maneras diferentes, y los físicos investigan si podría estar relacionado con la estructura misma del espacio-tiempo.
En el laboratorio, una de las formas más comunes es hacer pasar un fotón por un cristal especial que lo divide en dos fotones gemelos con propiedades correlacionadas, como su polarización. También se pueden entrelazar átomos, iones atrapados y circuitos superconductores. Mantener el entrelazamiento es difícil porque cualquier interacción con el entorno lo degrada, el mismo problema de decoherencia que afecta a las superposiciones.
No se limita a pares. Pueden entrelazarse decenas o cientos de partículas, lo que da lugar a estados complejos que los físicos usan para simular materiales y moléculas. Estas redes de correlaciones cuánticas son el combustible de la computación cuántica y un tema central en el estudio de la materia condensada.
El entrelazamiento nos obliga a aceptar que el universo es menos separable y más interconectado de lo que nuestra intuición cotidiana sugiere, y esa idea sigue abriendo nuevos caminos científicos y tecnológicos.