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| La interpretación artística de dos átomos entrelazados cuánticamente. Por primera vez, los físicos han observado dos átomos de helio entrelazados en movimiento, trayendo este fenómeno surrealista a una realidad más nítida. (Imagen: MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY vía Getty Images) |
14 abril 2026.- Por primera vez, los científicos han observado entrelazamiento cuántico en el momento de partículas masivas. Este resultado, fruto de décadas de investigación, podría ayudar a los físicos a comprender la relación entre la mecánica cuántica y la gravedad.
En el nuevo estudio, publicado en la revista Nature Communications , los investigadores demostraron que pares de átomos de helio ultrafríos pueden vincularse cuánticamente a través de su momento lineal, una medida de la velocidad y la dirección en la que se mueve una partícula, teniendo en cuenta su masa.El entrelazamiento cuántico es una de las características más extrañas de la mecánica cuántica . Cuando dos partículas están entrelazadas, la medición de una afecta instantáneamente a la otra.
Los científicos ya lo habían demostrado en fotones (paquetes de luz) y en los estados de espín internos de los átomos, pero nunca en el movimiento de partículas con masa. Esto es importante porque los átomos tienen masa, y la masa responde a la gravedad; los fotones no. Los átomos con momento entrelazado podrían algún día alimentar sensores cuánticos lo suficientemente precisos como para detectar las ondulaciones del espacio-tiempo llamadas ondas gravitacionales o para cartografiar el interior de la Tierra.
Física Cuántica — Investigación — Abril de 2026
Los físicos entrelazan dos átomos en movimiento por primera vez, validando la teoría cuántica «espeluznante»
Un equipo de la Universidad Nacional de Australia ha demostrado que partículas masivas como los átomos pueden exhibir no localidad cuántica en sus estados de movimiento, abriendo una vía inédita para reconciliar la mecánica cuántica con la gravedad.
Instituciones
ANU, U. Queensland, U. Oklahoma
Partícula estudiada
Helio-4 ultrafrío (4He*)
Publicado en
Nature Communications, 2026
Lo que se demostró
Violación de la desigualdad de Bell en el momento de átomos
Aplicación potencial
Gravedad cuántica y teoría del todo
Einstein la llamó «acción fantasmal a distancia» y se negó a creerla posible. Ahora, casi noventa años después, un experimento realizado en Caanberra confirma que esa acción ocurre incluso en átomos reales, con masa y movimiento, y no solo en partículas de luz.
Investigadores de la Universidad Nacional de Australia (ANU), en colaboración con la Universidad de Queensland y la Universidad de Oklahoma, han publicado en Nature Communications los resultados de un experimento que lleva décadas en elaboración: la primera demostración de entrelazamiento cuántico en el momento de átomos masivos, es decir, en la propiedad física que describe su movimiento en el espacio.
El logro no es solo una proeza técnica. Al tratarse de partículas con masa —y por tanto sujetas a la gravedad— el experimento abre una vía completamente nueva para abordar uno de los problemas más profundos de la física moderna: cómo reconciliar la mecánica cuántica con la relatividad general de Einstein.
¿Qué es el entrelazamiento cuántico?
El entrelazamiento cuántico se produce cuando dos partículas quedan correlacionadas de tal manera que el estado físico de una está indisolublemente ligado al de la otra, sin importar la distancia que las separe. No se trata de que una «envíe una señal» a la otra: las correlaciones aparecen instantáneamente en el momento de la medición, un hecho que viola cualquier intuición clásica sobre cómo viaja la información.
Este fenómeno está íntimamente relacionado con la superposición cuántica: la capacidad de una partícula de existir simultáneamente en varios estados posibles hasta el momento en que se la observa. El entrelazamiento surge precisamente de esas superposiciones compartidas entre dos partículas.
«Para dos átomos separados que están entrelazados, si se cambia uno de ellos, eso afectará instantáneamente al otro. Es un poco descabellado pensar que así es como funciona el mundo, pero hemos demostrado que esa es la naturaleza de la realidad.»
— Sean Hodgman, investigador principal, ANUEl criterio matemático más riguroso para confirmar que el entrelazamiento es real —y no un mero artefacto estadístico— es la llamada desigualdad de Bell, formulada por el físico irlandés John Stewart Bell en 1964. Si las correlaciones entre dos partículas violan esta desigualdad, la física clásica queda definitivamente descartada como explicación: el mundo funciona de forma no local.
La desigualdad de Bell en pocas palabras
Bell demostró matemáticamente que si el mundo siguiera las reglas clásicas —donde cada partícula tiene propiedades definidas antes de medirlas—, las correlaciones entre dos partículas distantes no podrían superar cierto límite numérico. Cuando el experimento supera ese límite, significa que la realidad no es «local» ni «realista» en el sentido clásico. El Premio Nobel de Física de 2022 premió las primeras violaciones experimentales de esta desigualdad, aunque en aquel caso realizadas con fotones.
Por qué importa que sean átomos con masa
Hasta este experimento, las demostraciones más sólidas de no localidad cuántica se habían realizado con fotones, las partículas de luz, que no tienen masa. También se había logrado el entrelazamiento en estados internos de los átomos, como el espín o los niveles electrónicos, pero nunca en su estado de movimiento, en su momento.
Experimentos anteriores
- Fotones (sin masa)
- Espín atómico (propiedad interna)
- Niveles electrónicos
- Sin acoplamiento a la gravedad
- Entrelazamiento ya bien demostrado
Este experimento (ANU, 2026)
- Átomos de helio-4 (con masa)
- Momento (estado de movimiento externo)
- Partículas sujetas a la gravedad
- Puerta abierta a la gravedad cuántica
- Primera vez demostrado en el mundo
La diferencia es crucial: la masa es la propiedad que conecta la mecánica cuántica con la relatividad general. Los fotones no sienten la gravedad de la misma forma que los átomos. Al entrelazar el movimiento de partículas masivas, los investigadores crean por primera vez un sistema donde los efectos cuánticos y los gravitacionales deben coexistir, haciendo posible diseñar experimentos que pongan ambas teorías a prueba simultáneamente.
El experimento, paso a paso
El montaje experimental, desarrollado a lo largo de varios años, combinó técnicas de física atómica ultrafría con una herramienta óptica clásica adaptada al mundo de la materia: el interferómetro de Rarity-Tapster.
«Experimentalmente, es extremadamente difícil demostrar esto. Varias personas lo han intentado en el pasado y siempre se han quedado cortos.»
— Yogesh Sridhar, autor principal y doctorando, ANUPor qué el helio fue el candidato ideal
El helio-4 metaestable tiene propiedades únicas que lo hicieron ideal para este experimento. Cada átomo contiene dos protones, dos neutrones y dos electrones: es una estructura bastante más compleja que un fotón. Además, en su estado metaestable almacena una energía interna considerable, lo que permite una detección de alta eficiencia.
La capacidad del helio-4 para formar condensados de Bose-Einstein a temperaturas muy bajas, y su relativa inmunidad a ciertas fuentes de ruido experimental, lo convirtieron en la plataforma de elección para esta primera demostración. Que una estructura atómica de esa complejidad se comporte como una onda de materia y muestre entrelazamiento cuántico es, en palabras de los propios investigadores, una de las pruebas más claras de lo «espeluznante» que puede ser la mecánica cuántica.
«El experimento confirma las predicciones hechas hace más de un siglo de que la materia puede estar en dos lugares a la vez y puede interferir consigo misma incluso en esos lugares.»
— Sean Hodgman, ANULa gran promesa: tender un puente hacia la gravedad cuántica
La física moderna descansa sobre dos pilares que funcionan de forma extraordinaria por separado pero se niegan a encajar entre sí. La relatividad general de Einstein describe con precisión pasmosa el comportamiento de la gravedad a gran escala —planetas, estrellas, agujeros negros, la expansión del universo— entendiendo la gravedad como la curvatura del espacio-tiempo producida por la masa y la energía. La mecánica cuántica, por su parte, domina el mundo subatómico con una precisión igualmente asombrosa.
El problema es que cuando se intenta aplicar ambas teorías a un mismo sistema —por ejemplo, a la descripción de un agujero negro o al primer instante del Big Bang—, las ecuaciones se contradicen. Ninguna teoría conocida logra unificarlas.
El dilema de los átomos que gravitan
La mecánica cuántica permite que un átomo siga múltiples trayectorias simultáneamente. Pero si ese átomo tiene masa, cada trayectoria atraviesa un campo gravitacional ligeramente diferente. ¿Cómo se combina eso con la relatividad general, donde la gravedad depende de la trayectoria? Nadie lo sabe aún, pero ahora, por primera vez, hay un sistema experimental con el que empezar a preguntarlo.
«Imagina átomos moviéndose por diferentes trayectorias en el espacio; pueden experimentar distintos efectos gravitacionales. Sin embargo, la mecánica cuántica dice que los átomos pueden seguir múltiples trayectorias simultáneamente. ¿Cómo se describe un sistema así en el marco de la relatividad general? Nadie lo sabe realmente.»
— Sean Hodgman, en declaraciones a ZME ScienceConceptos clave del experimento
| Concepto | ¿Qué es? | Papel en el experimento |
|---|---|---|
| Entrelazamiento cuántico | Correlación instantánea entre dos partículas, independientemente de la distancia. | El fenómeno que se buscaba demostrar en el momento atómico. |
| Superposición cuántica | Capacidad de una partícula de existir en varios estados simultáneamente. | Los átomos recorrieron múltiples trayectorias a la vez durante la caída. |
| Condensado de Bose-Einstein | Estado de la materia que emerge cerca del cero absoluto, donde los átomos actúan como una única onda. | Punto de partida del experimento; permite generar pares de átomos correlacionados. |
| Desigualdad de Bell | Límite matemático que ningún sistema clásico puede superar. Superarlo prueba la no localidad cuántica. | Las correlaciones medidas la violaron, confirmando el entrelazamiento genuino. |
| Interferómetro Rarity-Tapster | Dispositivo óptico diseñado para medir correlaciones no locales en fotones. | Adaptado por primera vez para ondas de materia atómica usando pulsos Bragg. |
| Colisiones s-wave | Tipo de colisión atómica a bajas energías donde los átomos se dispersan en todas direcciones simétricamente. | Mecanismo por el que se generaron los pares de átomos con momentos opuestos y entrelazados. |
| No localidad cuántica | Propiedad por la que el estado de una partícula puede afectar instantáneamente al de otra distante. | Lo que el experimento demuestra por primera vez en el movimiento atómico. |
Límites actuales y próximos pasos
A pesar de su significado histórico, el experimento tiene una limitación importante. Para cerrar completamente la llamada «laguna de localidad» —que exige descartar definitivamente que las partículas puedan comunicarse entre sí a velocidades inferiores a la de la luz—, los dos átomos entrelazados deberían estar separados por al menos 30 centímetros en el momento de la medición. El detector actual mide apenas 8 centímetros de ancho. Alcanzar la escala necesaria requerirá, según el equipo, mayor financiación y probablemente varios años de trabajo adicional.
El próximo objetivo del equipo es aún más ambicioso: entrelazar isótopos distintos, como helio-3 (3He) y helio-4 (4He), que tienen masas diferentes. Si dos átomos de distinta masa pudieran entrelazarse en su momento y someterse a los mismos campos gravitacionales, sería posible verificar el principio de equivalencia débil de Einstein —la idea de que todos los cuerpos caen igual independientemente de su masa— utilizando por primera vez partículas cuánticas como masas de prueba. Un experimento así representaría una prueba directa de los fundamentos de la relatividad general en el régimen cuántico.
«Estos resultados refuerzan nuestra confianza y comprensión de la teoría cuántica y también allanan el camino para probar las teorías mecánico-cuánticas con objetos del mundo real aún más grandes.»
— ANU, comunicado de prensa oficial del experimentoUn hito que llevó décadas en construirse
La historia de este experimento es también la historia de la madurez tecnológica de la física atómica. Las predicciones que ahora se confirman tienen casi cien años: fueron formuladas en los mismos años en que Bohr, Heisenberg, Schrödinger y Einstein debatieron acaloradamente sobre los fundamentos de la mecánica cuántica. Pero la capacidad de atrapar, enfriar, manipular y medir átomos individuales con la precisión necesaria para este experimento es, en gran medida, una conquista de los últimos veinte años.
Las primeras violaciones experimentales de la desigualdad de Bell con fotones datan de los años ochenta, con el trabajo pionero de Alain Aspect, que recibiría el Nobel de Física en 2022 junto a John Clauser y Anton Zeilinger. Llevar esa misma prueba al terreno de las partículas masivas en su estado de movimiento es el paso que el equipo australiano acaba de dar, y su importancia radica no solo en lo que demuestra, sino en las puertas que deja abiertas.
Si la materia —con toda su masa y su peso, con toda su sujección a la gravedad— puede comportarse de forma tan profundamente cuántica, la imagen clásica del mundo como un conjunto de objetos independientes y definidos resulta todavía más insostenible. Y eso, lejos de ser un problema, es exactamente el tipo de terreno fértil donde la física suele hacer sus descubrimientos más profundos.
