A medida que avanza la exploración del universo, una monumental colaboración llamada LIGO, que ha capturado la atención de miles de investigadores durante más de 40 años, continúa desafiando las fronteras de la física. Aephraim Steinberg, experto en óptica cuántica de la Universidad de Toronto, afirma que las décadas de reflexión y trabajo en este campo han llevado a anticipaciones profundas, y cualquier nuevo hallazgo realizado por inteligencia artificial es un mandamiento de los retos que incluso los más brillantes científicos han encontrado.
Si bien la inteligencia artificial todavía no ha perpetrado descubrimientos revolucionarios en la física, ha emergido como un aliado poderoso en la investigación. Esta tecnología no solo facilita el diseño de experimentos innovadores, sino que también revela patrones complejos en conjuntos de datos intrincados. Por ejemplo, los algoritmos de inteligencia artificial han identificado simetrías de la naturaleza en los datos del Gran Colisionador de Hadrones en Suiza, confirmando principios fundamentales que fueron esenciales en las teorías de relatividad de Einstein. Además, se ha logrado descubrir una nueva ecuación que describe cómo se agrupa la materia oscura del universo, estimulando el aprendizaje de los científicos sobre estas soluciones.
Separados pero Conectados
En el ámbito de la física clásica, los objetos poseen propiedades definidas que parecen existir independientemente de nuestras mediciones. Un ejemplo cotidiano sería la bola de billar, que tiene una posición y un momento específicos en todo momento. Sin embargo, esta lógica se quiebra en el intrigante reino de la mecánica cuántica.
Allí, un objeto cuántico se describe a través de un concepto matemático conocido como estado cuántico. Aquí, la predicción se basa en probabilidades; la mejor información disponible solo permite calcular la posibilidad de que un objeto esté en un lugar determinado al ser observado.
Entrando en la fascinante arena de la ‘entanglement’, dos partículas cuánticas pueden compartir un estado cuántico a pesar de las distancias que las separen. Los fotones, que constituyen la luz, pueden generarse en pares entrelazados, manteniendo un estado compartido que desafía nuestra intuición. Cuando uno de estos fotones es medido, se determina instantáneamente el estado del otro, sin importar la distancia que los separe.
Durante décadas, los físicos mantuvieron la creencia de que el entrelazamiento requería que las partículas comenzaran desde un mismo punto. Sin embargo, en la década de 1990, Anton Zeilinger, quien más tarde recibiría el Premio Nobel por sus avances en este ámbito, demostró que esto no siempre era cierto. Junto a su equipo, propuso un experimento ingenioso que utilizó pares de fotones no relacionados. En un mecanismo complejo utilizando cristales, divisores de haz y detectores, lograron entrelazar partículas que nunca antes habían interactuado. Este fenómeno, conocido como ‘entanglement swapping’, ha evolucionado hasta convertirse en un componente fundamental de la tecnología cuántica.
En 2021, el equipo de Krenn emprendió un ambicioso proyecto para diseñar nuevos experimentos utilizando un software que llamaron PyTheus, en honor a Teseo, el héroe griego. Representaron sus experimentos ópticos mediante estructuras matemáticas llamadas gráficos, donde los nodos y aristas simbolizaban elementos diversos como divisores de haz y trayectorias de fotones, permitiendo visualizar la interacción entre las partículas.
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