El 30 de noviembre de 2016, más de 100.000 personas de todo el mundo contribuyeron a un conjunto de experimentos de física cuántica únicos conocidos como The BIG Bell Test. Utilizando teléfonos inteligentes y otros dispositivos conectados a Internet, los participantes contribuyeron con bits impredecibles, que determinó cómo se midieron los átomos entrelazados, los fotones y los dispositivos superconductores en doce laboratorios de todo el mundo. Los científicos utilizaron la información humana para cerrar una laguna obstinada en las pruebas del principio de realismo local de Einstein. Los resultados ahora se han analizado y se informanen esta semana Naturaleza .
En una prueba de Bell llamada así por el físico John Stewart Bell, se generan pares de partículas entrelazadas, como fotones, y se envían a diferentes ubicaciones, donde se miden las propiedades de las partículas, como los colores de los fotones o el tiempo de llegada.Los resultados tienden a coincidir, independientemente de las propiedades que elijamos medir, implica algo muy sorprendente: o la medición de una partícula afecta instantáneamente a la otra partícula a pesar de estar muy lejos, o incluso más extraño, las propiedades nunca existieron realmente, sino quefueron creadas por la propia medición. Cualquiera de las dos posibilidades contradice el realismo local, la cosmovisión de Einstein de un universo independiente de nuestras observaciones, en el que ninguna influencia puede viajar más rápido que la luz.
La prueba BIG Bell pidió a voluntarios humanos, conocidos como Bellsters, que eligieran las medidas, con el fin de cerrar la llamada "laguna de libertad de elección", la posibilidad de que las partículas mismas influyan en la elección de la medición.La influencia, si existiera, invalidaría la prueba; sería como permitir que los estudiantes escriban sus propias preguntas del examen. Esta laguna no se puede cerrar eligiendo con dados o generadores de números aleatorios, porque siempre existe la posibilidad de que estos sistemas físicos estén coordinadoscon las partículas entrelazadas. Las elecciones humanas introducen el elemento del libre albedrío, mediante el cual las personas pueden elegir independientemente de lo que estén haciendo las partículas.
Liderado por ICFO-The Institute of Photonic Sciences, en Barcelona, el BIG Bell Test reclutó participantes de todo el mundo para contribuir con secuencias impredecibles de ceros y unos bits a través de un videojuego en línea. Los bits se enrutaron al estado de laexperimentos artísticos en Brisbane, Shanghai, Viena, Roma, Munich, Zurich, Niza, Barcelona, Buenos Aires, Concepción Chile y Boulder Colorado, donde se utilizaron para establecer los ángulos de polarizadores y otros elementos de laboratorio para determinar cómo se midieron las partículas entrelazadas.
Los participantes contribuyeron con más de 90 millones de bits, lo que hizo posible una prueba sólida del realismo local, así como otros experimentos sobre el realismo en la mecánica cuántica. Los resultados obtenidos están en total desacuerdo con la cosmovisión de Einstein, cierran la laguna de la libertad de elección para la primeratiempo, y demostrar varios métodos nuevos en el estudio del entrelazamiento y el realismo local.
El experimento de memoria cuántica ICFO
Cada uno de los doce laboratorios alrededor del mundo llevó a cabo un experimento diferente, para probar el realismo local en diferentes sistemas físicos y para probar otros conceptos relacionados con el realismo. El ICFO contribuyó con dos experimentos. El equipo del ICFO 1, compuesto por Pau Farrera y el Dr.Georg Heinze, dirigido por el profesor ICREA en ICFO Hugues de Riedmatten, realizó una prueba de Bell utilizando el entrelazamiento entre dos objetos muy diferentes: un solo fotón y una nube atrapada con millones de átomos. Esta nube actuó como una "memoria cuántica" que almacenaEn algún momento, la materia formaba parte del estado entrelazado, y luego lo transfirió a otro fotón único. El entrelazamiento se analizó utilizando interferómetros ópticos y detectores de fotón único. Los ajustes de medición de estos interferómetros se eligieron mediante los números aleatorios proporcionados por los Bellsters. Específicamente,los números aleatorios decidían los voltajes que se aplicaban a un dispositivo piezoeléctrico acoplado a los interferómetros. Los resultados obtenidos contradicen claramente lose concepto de realismo local.
El equipo de ICFO 2 realizó una prueba de Bell usando entrelazamiento entre dos fotones individuales de diferente color generados con una fuente de par de fotones de estado sólido. Los investigadores, Dr. Andreas Lenhard, Alessandro Seri, Dr. Daniel Rieländer y Dra. Margherita Mazzera, dirigido por ICREA Prof. Hugues de Riedmatten, pudo generar pares de fotones de banda estrecha en varios modos de frecuencia discretos. Después de separar los fotones del par, se analizó su entrelazamiento utilizando, en cada uno de los dos brazos, un modulador electro-óptico parasuperponen los diferentes modos de frecuencia y una cavidad óptica como filtro espectral. Los números aleatorios proporcionados por los Bellsters se utilizaron para elegir los voltajes que controlan tanto la amplitud de modulación como la fase de los moduladores electroópticos. El experimento se realizó en colaboración con los investigadores del ICFOEl Dr. Osvaldo Jiménez, el Dr. Alejandro Mattár y el Dr. Daniel Cavalcanti, liderados por el Prof. ICREA en ICFO Antonio Acín, desarrollaron un modelo para describir el estado de enredo generadoy encontrar las medidas óptimas para contradecir el realismo local.A partir del experimento realizado el 30 de noviembre de 2016, se pueden descartar teorías de realismo local con un nivel de significancia de 3 desviaciones estándar, mientras que una violación más fuerte, de más de 8 desviaciones estándar, se logró en las semanas posteriores al día de Big Bell Test porrealizar mediciones más largas con números aleatorios humanos almacenados.
Hugues de Riedmatten, profesor ICREA en ICFO: "El BBT fue una gran experiencia. Fue increíble ver números aleatorios creados por Bellsters en todo el mundo tomar el control de nuestros experimentos en tiempo real, y ver a tanta gente participando enun experimento de física cuántica. "
Carlos Abellan, investigador del ICFO e impulsor del proyecto: "The BIG Bell Test fue un proyecto increíblemente desafiante y ambicioso. Parecía increíblemente difícil el día cero, pero se convirtió en una realidad gracias a los esfuerzos de decenas de científicos apasionados, comunicadores científicos, periodistas y medios, y especialmente las decenas de miles de personas que contribuyeron al experimento durante el 30 de noviembre de 2016 ".
Morgan Mitchell, líder del proyecto BBT y profesor ICREA en ICFO: "Lo más sorprendente para mí es que el argumento entre Einstein y Niels Bohr, después de más de 90 años de esfuerzo para hacerlo riguroso y comprobable experimentalmente, aún se mantieneun elemento humano y filosófico. Sabemos que el bosón de Higgs y las ondas gravitacionales existen gracias a máquinas asombrosas, sistemas físicos construidos para probar las leyes de la física. Pero el realismo local es una pregunta que no podemos responder por completo con una máquina. Parece quenosotros mismos debemos ser parte del experimento, para mantener la honestidad del Universo ".
El equipo de BIG Bell Test una vez más quisiera agradecer a los miles de participantes que contribuyeron con tanta generosidad y entusiasmo a esta iniciativa. Sin esta contribución esencial, el experimento nunca hubiera sido posible.
Instituciones participantes
Los doce laboratorios que realizaron experimentos el 30 de noviembre de 2016 fueron :
Más información
El sitio web de BIG Bell Test : http://www.thebigbelltest.org
Video de la prueba BIG Bell : http://vimeo.com/184480786
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por ICFO-Instituto de Ciencias Fotónicas . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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