The Big Bell Quest, o xogo de móbil que rachou cunha teoría de Einstein

A través un videoxogo de teléfono móbil moitas persoas contribuiron á investigación científica
A través un videoxogo de teléfono móbil moitas persoas contribuiron á investigación científica

O 30 de novembro de 2016, máis de 100.000 persoas de todo o mundo contribuíron a un conxunto de experimentos pioneiros de física cuántica coñecidos co nome de The BIG Bell Test. Coa axuda de smartphones e outros dispositivos conectados a internet, os participantes contribuíron con bits de información impredicibles a estes experimentos repartidos en doce laboratorios de todo o mundo a través do xogo The Big Bell Quest. Estes bits determinaron como se medían os átomos, fotóns e dispositivos supercondutores.

Os científicos utilizaron a contribución dos xogadores para lograr pechar unha lagoa nas probas do principio de realismo local de Einstein, onde expuña un universo independente das nosas observacións, no que ningunha influencia podería viaxar máis rápido que a luz e onde dous obxectos afastados o suficiente non poden interactuar. Os resultados do experimento global foron analizados e publícanse agora na revista Nature.

Nun test de Bell (leva este nome polo físico John Stewart Bell), pares de partículas entrelazadas, como fotóns, xéranse e envíanse a diferentes lugares onde se miden as propiedades das mesmas, como as súas cores ou o seu tempo de chegada.

Se os resultados da medición tenden a coincidir, independentemente das propiedades que elixamos medir, implica algo moi sorprendente: ou ben a medición dunha partícula afecta instantaneamente á outra (a pesar de estar moi lonxe unha da outra en distancia), ou mesmo máis raro aínda, as propiedades das partículas nunca existiron realmente, senón que foron creadas pola mesma medición en si. Calquera das dúas posibilidades contradí ao realismo local.

O BIG Bell Test pediu a voluntarios humanos, coñecidos como Bellsters, elixir as medicións dos experimentos co fin de pechar a coñecida ‘lagoa da liberdade de elección’ ou ‘freedom of choice loophole’ en inglés: a posibilidade de que as partículas mesmas poidan influír na elección da medición. Tal influencia, se existise, invalidaría o test; sería como permitir que os estudantes escribisen as súas propias preguntas de exame.

Esta lagoa non se pode pechar utilizando dados ou xeradores de números aleatorios, porque sempre existe a posibilidade de que estes sistemas físicos estean coordinados dalgunha maneira coas partículas entrelazadas. As eleccións humanas introducen o elemento do libre albedrío, mediante o cal as persoas poden elixir independentemente do que as partículas poidan estar a facer.

O BIG Bell Test, coordinado desde Barcelona

Coordinado polo Instituto de Ciencias Fotónicas ( ICFO) en Barcelona, o BIG Bell Test recrutou a participantes de todo o mundo para contribuír con secuencias impredicibles de ceros e uns (bits) a través dun videoxogo en liña. Os bits foron enviados a estes experimentos de última xeración en Brisbane, Shangái, Viena, Roma, Munich, Zurich, Niza, Barcelona, Buenos Aires, Concepción e Boulder-Colorado, onde se utilizaron para fixar ángulos de polarizadores e outros elementos de laboratorio co fin de determinar como se medían as partículas entrelazadas.

Os resultados obtidos demostraron estar en total desacordo coa visión global de Einstein

Os participantes contribuíron con máis de 90 millóns de bits, facendo posible un test robusto sobre o realismo local, así como tamén outros experimentos sobre o realismo en mecánica cuántica. Os resultados obtidos demostraron estar en total desacordo coa visión global de Einstein, pechan por primeira vez a lagoa da liberdade de elección e demostran varios métodos novos no estudo do entrelazamiento e o realismo local.

O Experimento de Memoria Cuántica do ICFO

Cada un dos doce laboratorios ao redor do mundo levou a cabo un experimento diferente para probar o realismo local utilizando diferentes sistemas físicos, así como para probar outros conceptos relacionados co realismo.

O ICFO contribuíu con dous experimentos. ou, composto por Pau Farrera e o Dr. Georg Heinze, dirixido polo Prof. ICREA do ICFO Hugues de Riedmatten, realizou un test de Bell usando entrelazado entre dous obxectos moi diferentes: un só fotón e unha nube atrapada con millóns de átomos. Esta nube actuou como unha “memoria cuántica” que almacena durante algún tempo a materia do estado entrelazado, e logo transfírea a outro fotón individual.

Un modelo para describir o entrelazado cuántico

O entrelazado foi analizado usando interferómetros ópticos e detectores de fotóns individuais. A configuración de medición destes interferómetros foi elixida polos números aleatorios provistos polos Bellsters. Especificamente, os números aleatorios decidían as voltaxes que se aplicaban a un dispositivo piezoeléctrico conectado aos interferómetros. Os resultados obtidos contradín claramente o concepto de realismo local.

Os resultados obtidos contradín claramente o concepto de realismo local

Pola súa banda, o segundo equipo do ICFO realizou un test de Bell usando o entrelazado entre dous fotóns individuais de diferentes cores creadas por medio dunha fonte de estado sólido xeradora de par de fotóns. Os investigadores Andreas Lenhard, Alessandro Seri, Daniel Rieländer e Margherita Mazzera, dirixidos polo profesor ICREA do ICFO Hugues de Riedmatten, puideron xerar pares de fotóns de banda estreita en varios modos de frecuencia discretos.

Despois de separar o par de fotóns, o seu entrelazado analizouse utilizando, en cada un dos dous brazos, un modulador electroóptico para superpoñer os diferentes modos de frecuencia e unha cavidade óptica como filtro espectral. Os números aleatorios provistos polos Bellsters usáronse para elixir as voltaxes que inducían tanto a amplitude da modulación como a fase dos moduladores electro-ópticos.

Grazas a este experimento as teorías de realismo local poden descartarse cun nivel de significancia de 3 desviacións estándar, mentres que unha violación máis forte do test, de máis de 8 desviacións estándar, logrouse nas semanas posteriores ao día de Big Bell Test por medio da realización de medicións de maior duración con números aleatorios humanos almacenados.

O profesor Hugues de Riedmatten, líder dos experimentos levados a cabo en ICFO, destaca: “O BBT foi unha gran experiencia. Foi incrible ver números aleatorios creados por Bellsters de todo o mundo tomar o control dos nosos experimentos en tempo real, e ver a tantas persoas participando nun experimento de física cuántica”.

Carlos Abellán, investigador do ICFO e instigador do proxecto: “O BIG Bell Test foi un proxecto incriblemente desafiante e ambicioso. Parecía incriblemente difícil conseguir o obxectivo o día cero, pero fíxose realidade a través dos esforzos de ducias de científicos apaixonados, comunicadores científicos, xornalistas e medios de comunicación, e especialmente as decenas de miles de persoas que contribuíron ao experimento o 30 de novembro de 2016”.

Morgan Mitchell, líder do proxecto BBT e profesor ICREA do ICFO conclúe: “O máis sorprendente para min é que a discusión entre Einstein e Niels Bohr, despois de máis de 90 anos de esforzo para tentar testearlo da maneira máis rigorosa e experimentalmente posible, aínda conserva un elemento humano e filosófico. Sabemos que o bosón de Higgs e as ondas gravitacionales existen grazas a máquinas asombrosas, sistemas físicos construídos para probar as leis da física. Pero o realismo local é unha pregunta que non podemos responder completamente cunha máquina. Parece que nós mesmos debemos ser parte do experimento, para manter o universo honesto “.

DEIXAR UNHA RESPOSTA

Please enter your comment!
POLÍTICA DE COMENTARIOS:

GCiencia non publicará comentarios ofensivos, que non sexan respectuosos ou que conteñan expresións discriminatorias, difamatorias ou contrarias á lexislación vixente.

GCiencia no publicará comentarios ofensivos, que no sean respetuosos o que contentan expresiones discriminatorias, difamatorias o contrarias a la ley existente.

Please enter your name here

Este sitio emprega Akismet para reducir o spam. Aprende como se procesan os datos dos teus comentarios.