¿Es realmente necesario el entrelazamiento cuántico para describir el mundo físico, o es posible contar con una teoría poscuántica que carezca de entrelazamientos?

En un nuevo estudio, un equipo de físicos ha demostrado matemáticamente que cualquier teoría que tenga un límite clásico, es decir, que pueda describir nuestras observaciones del mundo clásico haciendo uso de la teoría clásica bajo ciertas condiciones, debe incluir el entrelazamiento cuántico. Así, a pesar de que el entrelazamiento va en contra de la intuición clásica, debe ser una característica inevitable no sólo de la teoría cuántica, sino también de cualquier teoría no-clásica, incluso de aquellas que aún no han sido desarrolladas.

Los físicos Jonathan G. Richens del Imperial College de Londres y el University College de Londres, John H. Selby del Imperial College de Londres y la Universidad de Oxford, y Sabri W. Al-Safi de la Universidad de Nottingham Trent, han publicado un estudio en Physical Review Letters que establece el entrelazamiento cuántico como un rasgo necesario de cualquier teoría no clásica.

“La teoría cuántica tiene muchas características extrañas en comparación con la teoría clásica”, explicó Richens a Phys. “Tradicionalmente hemos estudiado cómo emerge el mundo clásico a partir del cuántico, pero nosotros nos propusimos invertir este razonamiento para ver cómo el mundo clásico da forma al cuántico, al demostrar que uno de sus rasgos más extraños, el entrelazamiento cuántico, es totalmente ordinario. Esto sugiere que gran parte de la aparente extrañeza de la teoría cuántica es una consecuencia inevitable de ir más allá de la teoría clásica, o tal vez incluso una consecuencia de nuestra incapacidad de abandonar la teoría clásica.

Aunque la prueba completa es muy detallada, la idea principal detrás de ella es simplemente que cualquier teoría que describe la realidad debe comportarse como la teoría clásica en límite dado. Este requisito parece bastante obvio, pero como muestran los físicos, impone fuertes restricciones a la estructura de cualquier teoría no clásica.

La teoría cuántica cumple este requisito de tener un límite clásico a través del proceso de decoherencia. Cuando un sistema cuántico interactúa con el entorno exterior, el sistema pierde su coherencia cuántica y todo lo que lo hace cuántico. Así que el sistema se vuelve clásico y se comporta como se esperaba por la teoría clásica.

Aquí, los físicos demuestran que cualquier teoría no clásica que recupere la teoría clásica debe contener estados entrelazados. Para demostrar esto, asumen lo contrario: que tal teoría no tiene entrelazamientos cuánticos. Luego muestran que, sin entrelazamientos cuánticos, cualquier teoría que recupere la teoría clásica debe ser la teoría clásica misma, y esto supone una contradicción de la hipótesis original de que la teoría en cuestión es no clásica. Este resultado implica que la suposición de que tal teoría no tiene entrelazamiento cuántico es falsa, lo que significa que cualquier teoría de este tipo debe tener entrelazamiento cuántico.

Este resultado puede ser sólo el comienzo de muchos otros descubrimientos relacionados, ya que abre la posibilidad de que otras características físicas de la teoría cuántica se puedan reproducir simplemente exigiendo que la teoría tenga un límite clásico. Los físicos anticipan que se puede demostrar que las características tales como la causalidad de la información, la simetría de los bits y la localidad macroscópica surgen de este requisito único. Los resultados también proporcionan una idea más clara del aspecto que debe tener cualquier teoría futura no-clásica, post-cuántica.

“Mis metas futuras serían ver si la no-localidad de Bell puede también derivarse de la existencia de un límite clásico”, dijo Richens. “Sería interesante si todas las teorías que reemplacen la teoría clásica tuvieran que violar el realismo local, y también estoy trabajando para ver si ciertas extensiones de la teoría cuántica (como la interferencia de orden superior) pueden ser descartadas por la existencia de un límite clásico, o si este límite impone restricciones útiles sobre estas “teorías post-cuánticas”.

Fuente: Physical Review Letters