Periódicamente, desde hace casi 30 años, vienen apareciendo publicaciones recordándonos el enorme éxito que supuso para la Mecánica Cuántica la demostración empírica de la violación de las desigualdades de Bell, y describiendo nuevos experimentos cada vez más refinados que disipan dudas sobre la validez de los anteriores. Tal insistencia resulta chocante hasta para el más profano ¿podemos dar ya por zanjado el asunto o sigue abierto? En definitiva ¿cual es el problema?

Hasta el año 2001 que se han comenzado a realizar experimentos con trampas de iones, todos los demás han estado siempre basados en la polarización de fotones y todos sin excepción tienen el mismo problema en común: una baja eficiencia en la detección que obliga a asumir la hipótesis de que los pares detectados son una muestra no sesgada del total emitido. Con las trampas la situación es aún más delicada, dada la proximidad entre los iones las hipótesis a asumir son aun más dudosas, así que me centraré en los fotones.

En una versión simplificada tenemos una fuente que emite pares de fotones en cascada, dos analizadores de polarización de dos canales y cuatro detectores. Si registramos un pulso en dos detectores opuestos en un cierto intervalo de tiempo, consideramos que se debe a dos fotones procedentes del mismo átomo y por tanto deber estar entrelazados.

La fuente emite a un cierto ritmo que podemos medir con los mismos detectores. Los analizadores tienen unos índices de transmisión y reflexión que también podemos medir con la misma fuente y los mismos detectores. Entonces ¿qué es lo que causa una tasa de detección tan baja? Pues tenemos varias posibilidades:

1-      Si el intervalo de detección es demasiado corto no hay detección de coincidencias, pero si es demasiado largo detectaremos fotones generados en distintos átomos y no estarán entrelazados. ¿Cuál es la solución de compromiso? el intervalo justo donde se detecta la violación de las desigualdades de Bell.

2-      Los detectores tienen determinada eficacia cuántica. La situación ideal sería que un solo fotón incidente desencadenara siempre un pulso, pero no es así.

3-      Una vez arrancado el primer electrón se desencadena una proceso que puede ser medido y registrado como un pulso. Si durante este proceso llegan más fotones no pueden ser identificados, simplemente aumentará la amplitud del pulso, pero a efectos de recuento el detector está ciego.

El primer punto, junto con el distinto camino óptico que recorre el fotón en el analizador produce el mismo efecto que si los cables de los detectores horizontales tuvieran distinta longitud que los verticales: un retraso en la detección que supone la eliminación de discordancias, dando un índice de correlación más alto de lo normal. Pero esta situación es fácilmente detectable, no se puede alcanzar el índice de correlación nulo con un desfase de 45º en los analizadores, condición indispensable del teorema de Bell.

El segundo punto solo introduce ruido, pero el tercero tiene un efecto sorprendente: si el flujo de fotones es suficiente, el tiempo muerto garantiza la sincronización de los detectores. En la siguiente simulación podemos ver que se obtienen exactamente los mismos resultados que predice la Mecánica Cuántica simplemente ajustando la intensidad de la fuente al tiempo muerto de los detectores:

Conclusiones:

Tú mismo.

Enlaces:

 http://www.fing.edu.uy/~abal/trabajos/tdet.pdf

 http://online.itp.ucsb.edu/online/colloq/aspect1/

 http://es.wikipedia.org/wiki/Paradoja_EPR

 http://es.wikipedia.org/wiki/Desigualdad_de_Bell

Sabadell, 3 de julio de 2009

Homer