El 4 de octubre, John F. Clauser, de 80 años, despertó en su casa de California con la noticia de que le habían otorgado el premio nobel de fisica. Recibirá el premio en una ceremonia en Estocolmo, Suecia, el 10 de diciembre junto con Anton Zeilinger y Alain Aspect por su trabajo sobre el entrelazamiento cuántico.
Fue un momento de celebración para Clauser, cuyos innovadores experimentos con partículas de luz ayudaron a probar elementos clave de mecánica cuántica.
«Todo el mundo quiere ganar un Premio Nobel», dijo Clauser. «Estoy muy feliz.»
Pero el viaje de Clauser para ganar el mayor premio de la ciencia no siempre fue sencillo.
En la década de 1960, Clauser era un estudiante graduado de física en la Universidad de Columbia. Por casualidad, encontró un artículo en la biblioteca de la universidad que daría forma a su carrera y lo llevaría a realizar el trabajo experimental que finalmente le valió el Premio Nobel.
El artículo, escrito por el físico irlandés John Stewart Bell y publicado en la revista Physics en 1964, consideraba si la mecánica cuántica proporcionaba una descripción completa de la realidad o no. En el centro de la cuestión estaba el fenómeno de entrelazamiento cuántico.
El entrelazamiento cuántico ocurre cuando dos o más partículas se unen de cierta manera, y no importa qué tan lejos estén en el espacio, sus estados permanecen vinculados.
Por ejemplo, imagine que la partícula A sale volando en una dirección y la partícula B en la otra. Si las dos partículas están entrelazadas, lo que significa que comparten un estado cuántico conjunto, una medición de la partícula A determinará inmediatamente el resultado de la medición de la partícula B. No importa si las partículas están a unos pocos pies o a varios años luz de distancia. — su asunto cuántico de larga distancia es instantáneo.
Esta posibilidad fue rechazada por Albert Einstein y sus colegas en la década de 1930. En cambio, argumentaron que existe un «elemento de realidad» que no se tiene en cuenta en la mecánica cuántica.
En su artículo de 1964, Bell argumentó que era posible probar experimentalmente si la mecánica cuántica fallaba al describir tales elementos de la realidad. Llamó a estos elementos no contabilizados «variables ocultas».
En particular, Bell tenía en mente las variables locales. Esto significa que solo afectan la configuración física en su vecindad inmediata. Como explicó Clauser, «si coloca cosas localmente en una caja y realiza una medición en otra caja muy lejana, las elecciones de parámetros experimentales realizadas en una caja no pueden afectar los resultados experimentales en la otra caja, y viceversa».
Clauser decidió probar la propuesta de Bell. Pero cuando quiso hacer el experimento, su asesor lo instó a reconsiderarlo.
«La parte más difícil inicialmente fue tener la oportunidad», recordó Clauser. «Todo el mundo me decía que no era posible, ¡para qué molestarse!»
El laboratorio cuántico
En 1972, Clauser finalmente tuvo la oportunidad de probar la propuesta de Bell mientras realizaba un posdoctorado en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley en California. Unió fuerzas con el estudiante de doctorado Stuart Freedman. Juntos montaron un laboratorio lleno de equipos ópticos.
«Nadie había hecho esto antes», dijo Clauser. «No teníamos dinero para hacer nada. Tuvimos que construir todo desde cero. Me ensucié las manos, me sumergí en aceite para cortar, había muchos cables y construí muchos componentes electrónicos».
Clauser y Freedman lograron crear fotones entrelazados manipulando átomos de calcio. Las partículas de luz, o fotones, volaron hacia filtros polarizadores que Clauser y Freedman podían rotar entre sí.
La mecánica cuántica predijo que una mayor cantidad de fotones pasaría simultáneamente por los filtros que si la polarización de los fotones estuviera determinada por variables locales y ocultas.
El experimento de Clauser y Freedman demostró que las predicciones de la mecánica cuántica eran correctas. «Consideramos que estos resultados son una fuerte evidencia contra las teorías locales de variables ocultas», escribieron en 1972 en Cartas de revisión física (se abre en una pestaña nueva).
Un comienzo difícil
Los resultados de Clauser y Freedman fueron confirmados en experimentos posteriores por Alain Aspect y Anton Zeilinger.
“Mi trabajo fue en los años 70, el de Aspect fue en los 80, el de Zeilinger fue en los 90”, dijo Clauser. “Trabajamos secuencialmente en mejorar el campo”.
Pero el impacto del innovador experimento de Clauser no se reconoció de inmediato.
«Las cosas fueron difíciles», recordó Clauser. «Todos dijeron: ‘Buen experimento, pero tal vez quieras salir y medir algunos números y dejar de perder tiempo y dinero y, en cambio, comenzar a hacer algo de física real'».
Pasaron 50 años hasta que Clauser recibió el Premio Nobel por su trabajo experimental. Su colega, Stuart Freedman, murió en 2012.
«Mis socios llevan mucho tiempo muertos», dijo Clauser. «Mi reclamo a la fama es que he vivido lo suficiente».
Cuando se le preguntó si tiene algún consejo para los jóvenes investigadores en vista de su propia dificultad inicial, Clauser dijo: «Si demuestras algo que todo el mundo piensa que es verdad, y eres el primero en hacerlo, probablemente no serás reconocido por 50 años. Esa es la mala noticia. La buena noticia es que me divertí mucho haciendo este trabajo».
Reflexiones cuánticas
El experimento de Clauser y Freedman allanó el camino para elaborar tecnologías que utilizan el entrelazamiento cuántico, como las computadoras cuánticas y los protocolos criptográficos.
Cuando se le preguntó si cree que la mecánica cuántica es una teoría completa, Clauser respondió: «Sospecho que hay una teoría más fundamental debajo de ella, pero eso es pura conjetura. No sé qué es. Confieso también que estoy totalmente confundido». , no tengo idea de lo que significa todo esto».
Las citas de John F. Clauser han sido publicadas previamente en una entrevista que el autor realizó para la revista sueca Forskning och Framsteg.
