Resumen - Violación de la Desigualdad de Bell con Fotones Sin Entrelazar

Violación de la Desigualdad de Bell con Fotones Sin Entrelazar

2025-07-10 13:34:14

{"Kai Wang","Zhaohua Hou","Kaiyi Qian","Leizhen Chen","Mario Krenn","Markus Aspelmeyer","Anton Zeilinger","Shining Zhu","Xiao-Song Ma"}

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El estudio realizado por Kai Wang y sus colegas en el Laboratorio Nacional de Microestructuras de Estado Sólido y otras instituciones ha logrado un importante hito en la física cuántica al violar la desigualdad de Bell sin el uso de fotones entrelazados. Esta investigación demuestra que las correlaciones cuánticas y la indistinguibilidad cuántica están íntimamente relacionadas, proporcionando insights sobre las características fundamentales de la física cuántica. La desigualdad de Bell es un pilar de la teoría cuántica, que contradice las predicciones de la realismo local. El entrelazamiento cuántico, un fenómeno donde las partículas están correlacionadas de tal manera que el estado de una partícula influye instantáneamente en el estado de otra, independientemente de la distancia entre ellas, ha sido utilizado para violar la desigualdad de Bell y confirmar la naturaleza no intuitiva de la mecánica cuántica. Sin embargo, el nuevo estudio revela que la indistinguibilidad cuántica, la incapacidad de diferenciar partículas idénticas, también puede llevar a la violación de la desigualdad de Bell. Esto se logra mediante la observación de la interferencia frustrada de fotones múltiples, un fenómeno donde las trayectorias de los fotones se vuelven indistinguibles, resultando en patrones de interferencia. El experimento involucró la generación de cuatro fotones de dos pares de fuentes de fotones biphotónicos, con los modos espaciales de los fotones de señal de las fuentes I&III alineados con las trayectorias a1 y b2, y los modos espaciales de los fotones inútiles de las fuentes I&II intercambiados y alineados con los de las fuentes III&IV, que ocupan las trayectorias a2 y b1. Al manipular las fases de los fotones de señal en los lados de Alice y Bob, los investigadores pudieron observar una violación de la desigualdad de Bell superior a cuatro desviaciones estándar. La clave de este experimento es el uso de la interferencia frustrada de fotones múltiples, que recientemente fue propuesta y demostrada. Los investigadores muestran que el efecto observado no puede explicarse por el entrelazamiento, ni en los resultados ni en cualquier parte del diseño experimental. Este trabajo tiene consecuencias fascinantes para las bases de la ciencia de la información cuántica y abre una perspectiva diferente sobre la cuestión relativa al origen fundamental del conflicto entre la mecánica cuántica y el realismo local. Los resultados sugieren que las correlaciones cuánticas y la indistinguibilidad cuántica son factores clave para entender las características no intuitivas de la física cuántica.