En 1935, Albert Einstein coescribió un artículo diseñado para exponer un fallo fatal en la mecánica cuántica. El supuesto error que identificó, el entrelazamiento cuántico, resultó ser real. Einstein dedicó sus últimos veinte años a intentar refutarlo, llamándolo «spukhafte Fernwirkung» o «acción fantasmal a distancia»[s]. No lo logró. En 2025, físicos del Caltech atraparon 6.100 átomos en una red láser y los mantuvieron en superposición durante unos 13 segundos, construyendo hardware para computadoras que podrían aprovechar el mismo fenómeno que Einstein se negó a aceptar[s].
Qué es realmente el entrelazamiento cuántico
El entrelazamiento cuántico ocurre cuando dos partículas se vinculan de tal manera que medir una determina al instante lo que se encontrará al medir la otra, sin importar la distancia que las separe. Si dos electrones están entrelazados y se mide que uno gira «hacia arriba», se sabe de inmediato que el otro girará «hacia abajo». Esta correlación persiste ya sea que los electrones estén a un milímetro de distancia o en extremos opuestos de la galaxia.
La clave, según la física de las partículas subatómicas, es que antes de la medición ninguna partícula tiene un estado definido. Existen en una superposición de posibilidades. La medición de una partícula no revela simplemente una propiedad preexistente; parece determinar la propiedad de ambas partículas de manera simultánea. Esto fue lo que inquietó a Einstein. ¿Cómo podía viajar la información de forma instantánea entre partículas separadas por distancias enormes si su propia teoría de la relatividad prohíbe que algo viaje más rápido que la luz?
El experimento mental EPR
El 15 de mayo de 1935, la revista Physical Review publicó un artículo de Einstein, Boris Podolsky y Nathan Rosen titulado «¿Puede considerarse completa la descripción mecánico-cuántica de la realidad física?»[s]. El artículo proponía un experimento mental, hoy conocido como la paradoja EPR, que buscaba demostrar que la mecánica cuántica era incompleta.
El argumento EPR era el siguiente: dos partículas con propiedades entrelazadas pero indeterminadas se separan. Luego, se fija la propiedad de una mediante una medición[s]. Si medir la partícula A determina al instante la propiedad de la partícula B, distante, una de dos cosas debe ser cierta. O bien las partículas se comunicaron a una velocidad superior a la de la luz, lo que viola la relatividad. O ambas partículas siempre tuvieron propiedades definidas; simplemente no las conocíamos hasta medirlas. Einstein creía en la segunda opción. La mecánica cuántica, sostenía, era incompleta; una teoría más fundamental explicaría las correlaciones sin abandonar la localidad. En esta visión, el entrelazamiento no era misterioso, sino el rastro de un origen común, como dos guantes enviados a ciudades distintas.
A Einstein no le satisfizo cómo quedó el artículo. Al ver la versión publicada, se quejó de que oscurecía sus preocupaciones centrales: «Más bien, lo esencial quedó, por así decirlo, ahogado por el formalismo»[s].
El teorema de Bell: la prueba que Einstein nunca vio
Durante casi tres décadas después del artículo EPR, el debate siguió siendo filosófico. Luego, en 1964, el físico John Bell demostró que ninguna teoría de la naturaleza que obedezca la localidad y el realismo puede reproducir todas las predicciones de la teoría cuántica[s].
El teorema de Bell pertenece a una clase de teoremas matemáticos de imposibilidad que limitan lo que cualquier teoría física puede predecir. Si las partículas tienen estados predeterminados, como creía Einstein, ciertas correlaciones estadísticas entre mediciones deben satisfacer límites matemáticos llamados desigualdades de Bell. Si la mecánica cuántica es correcta, estas desigualdades pueden violarse[s].
Bell transformó una disputa filosófica en una pregunta experimental. El universo mismo tendría que responder.
Los experimentos que demostraron que Einstein estaba equivocado
En 1982, los experimentos de Alain Aspect en Francia proporcionaron pruebas contundentes de que la mecánica cuántica era correcta y que las explicaciones basadas en variables ocultas locales quedaban descartadas[s]. Sin embargo, los críticos señalaron lagunas. Quizá los detectores perdieron algunas partículas. Quizá hubo tiempo para que señales pasaran entre las estaciones de medición.
La respuesta definitiva llegó en 2015, cuando investigadores de la Universidad Tecnológica de Delft realizaron la primera prueba de Bell sin lagunas. Entrelazaron espines de electrones en cristales de diamante separados por 1,3 kilómetros. La lectura eficiente del espín evitó la laguna de detección, mientras que la selección rápida de bases aleatorias y la separación espacial garantizaron las condiciones de localidad[s]. En 245 ensayos, encontraron una violación de la desigualdad de Bell de S = 2,42 ± 0,20, donde la física clásica predice S ≤ 2. La probabilidad de que un modelo realista-local pudiera producir tales resultados era como máximo del 3,9%[s].
El consenso científico es ahora firme: el entrelazamiento cuántico es real, y la no localidad de tipo Bell es una característica de nuestro universo, aunque no permite la señalización a velocidades superiores a la de la luz[s].
Por qué el entrelazamiento no permite la comunicación más rápida que la luz
Los resultados de las mediciones son aleatorios. Cuando se mide una partícula entrelazada, se obtiene un resultado al azar. Su compañero, al medir la partícula distante, también obtiene un resultado aleatorio. Solo al comparar los resultados, a la velocidad de la luz o más lento, la correlación se hace evidente[s].
Este es el teorema de no comunicación. El entrelazamiento cuántico no puede transmitir información. Las correlaciones son reales, pero son inútiles para la señalización hasta que ocurre una comunicación clásica. La relatividad sigue intacta.
De la paradoja a la tecnología
Lo que Einstein consideraba un defecto es ahora la base de la computación cuántica. En septiembre de 2025, físicos del Caltech crearon el mayor conjunto de cúbits jamás ensamblado: 6.100 cúbits de átomos neutros atrapados en una red por láseres. Lograron una precisión del 99,98% en operaciones de un solo cúbit y mantuvieron la superposición durante unos 13 segundos, casi 10 veces más que los conjuntos anteriores[s].
En noviembre de 2025, IBM Quantum preparó el mayor estado GHZ reportado hasta la fecha: 120 cúbits superconductores en un estado de Greenberger-Horne-Zeilinger, con una fidelidad de 0,56 ± 0,03, superando el umbral de 0,5 necesario para confirmar un entrelazamiento cuántico multipartito genuino en todos los cúbits[s].
El mismo año, físicos del BESIII extendieron las pruebas de entrelazamiento a la física de altas energías, usando 10.000 millones de eventos J/ψ para probar desigualdades de Bell con pares de hiperones entrelazados, logrando una violación superior a 5,2σ de la teoría de variables ocultas locales[s]. A diferencia de los experimentos con fotones, los estudios con partículas masivas entrelazadas son poco comunes[s].
Qué significa el entrelazamiento para la realidad
Las implicaciones siguen siendo objeto de debate. Algunos físicos argumentan que el entrelazamiento cuántico revela algo fundamental sobre la naturaleza de la realidad misma. La conexión no local entre los resultados de las mediciones no puede eliminarse mediante variables ocultas; esta es la no localidad definitiva de los sistemas cuánticos[s].
Einstein tenía razón en una cosa: si se acepta la mecánica cuántica estándar, se acepta la acción a distancia. Lo que se equivocó fue en considerar esto un problema. Resulta que el universo es más extraño de lo que él estaba dispuesto a admitir.
En mayo de 1935, Einstein, Podolsky y Rosen publicaron «¿Puede considerarse completa la descripción mecánico-cuántica de la realidad física?» en Physical Review[s]. El artículo EPR demostró un lema: si medir un sistema permite predecir con certeza una propiedad de un sistema distante sin perturbarlo, esa propiedad corresponde a un elemento de la realidad. Aplicado a estados entrelazados, esto genera una contradicción: o bien la mecánica cuántica es incompleta, o falla la localidad. Einstein creía lo primero; descartó la alternativa como «spukhafte Fernwirkung», acción fantasmal a distancia[s].
El estado EPR y las variables ocultas
El argumento original de EPR usaba entrelazamiento de posición-momento. Bohm lo reformuló más tarde usando partículas de espín ½ en un estado singlete. Para el singlete |Ψ⁻⟩ = (1/√2)(|↑↓⟩ − |↓↑⟩), medir el espín a lo largo de cualquier eje en la partícula A arroja el resultado opuesto para la partícula B en el mismo eje. El criterio de realidad de EPR implica que ambas partículas poseen valores de espín definidos antes de la medición, lo que contradice el formalismo cuántico, donde el estado es una superposición hasta que se mide.
Las teorías de variables ocultas restauran el determinismo: parámetros no medidos λ predeterminan los resultados. La física de las partículas subatómicas, en esta visión, se completaría especificando λ.
Desigualdades de Bell y pruebas experimentales
En 1964, Bell demostró que ninguna teoría de la naturaleza que obedezca la localidad y el realismo puede reproducir todas las predicciones de la teoría cuántica[s]. Para la formulación CHSH, cualquier teoría de variables ocultas locales satisface S ≤ 2, donde S = |E(a,b) − E(a,b′) + E(a′,b) + E(a′,b′)|. La mecánica cuántica predice S_max = 2√2 ≈ 2,828 para ángulos de medición óptimos.
El teorema de Bell pertenece a los teoremas matemáticos de imposibilidad que restringen las teorías físicas. Si las partículas tienen estados predeterminados, las correlaciones de medición deben satisfacer las desigualdades de Bell. Su violación implica que las correlaciones del entrelazamiento cuántico superan los límites clásicos[s].
Las primeras pruebas (Freedman-Clauser 1972, Aspect 1982[s]) violaron las desigualdades de Bell, pero requerían supuestos. La laguna de detección asumía un muestreo justo de los fotones detectados. La laguna de localidad permitía la comunicación sublumínica entre estaciones de medición.
Pruebas sin lagunas
El experimento de Hensen et al. de 2015 en la Universidad Tecnológica de Delft cerró todas las lagunas principales de manera simultánea. Usaron centros NV en diamante como cúbits de espín electrónico, entrelazados mediante interferencia de fotones individuales, separados por 1,3 km. Un esquema de preparación de eventos generó entrelazamiento robusto con una fidelidad estimada del estado de 0,92 ± 0,03. La lectura eficiente del espín evitó supuestos de muestreo justo, mientras que la selección rápida de bases aleatorias mediante generadores de números aleatorios cuánticos remotos garantizó la separación espacio-temporal de las elecciones de medición[s].
Resultados: 245 ensayos arrojaron S = 2,42 ± 0,20. La probabilidad de que modelos realistas-locales pudieran producir tal violación, incluso permitiendo efectos de memoria, fue P ≤ 0,039[s].
Pruebas posteriores sin lagunas confirmaron el consenso: la no localidad de tipo Bell es una característica de la naturaleza, aunque sigue prohibida la señalización superlumínica[s].
Entrelazamiento cuántico en física de altas energías
La mayoría de las pruebas de Bell usan fotones. En 2025, la colaboración BESIII probó desigualdades de Bell con pares de hiperones entrelazados (Λ-Λ̄) producidos en desintegraciones J/ψ → γηc → Λ(pπ⁻)Λ̄(p̄π⁺). Usando 10,087 × 10⁹ eventos J/ψ, lograron una exclusión superior a 5,2σ de la teoría de variables ocultas locales[s].
Las pruebas de entrelazamiento con partículas masivas son raras[s]. El resultado de BESIII extiende la violación de Bell a bariones extraños que se desintegran mediante interacciones débiles, explorando el entrelazamiento en un régimen cualitativamente distinto.
Escalar el entrelazamiento: hitos de 2025
La computación cuántica requiere escalar el número de cúbits entrelazados manteniendo la coherencia. Dos hitos de 2025:
Caltech (septiembre de 2025): 6.100 cúbits de átomos neutros (cesio) en matrices de pinzas ópticas. Tiempo de coherencia ~13 segundos (10 veces más que los conjuntos anteriores). Fidelidad de compuerta de un solo cúbit del 99,98%[s].
IBM Quantum (noviembre de 2025): estado GHZ de 120 cúbits en procesador superconductor. Fidelidad de 0,56 ± 0,03, superando el umbral de 0,5 para la certificación de entrelazamiento cuántico multipartito genuino. Técnicas: compilación adaptativa para evitar regiones ruidosas, comprobaciones de paridad de bajo costo, descomputación temporal para reducir la decoherencia en tiempo de espera[s].
Cuestiones interpretativas
Las violaciones de Bell sin lagunas establecen que la naturaleza exhibe correlaciones no locales. La interpretación sigue siendo objeto de debate. Todas las interpretaciones de un solo mundo requieren acción a distancia[s]. Las interpretaciones de muchos mundos evitan la acción a distancia, pero introducen ramificaciones: los resultados de las mediciones existen en todas las ramas, y las correlaciones emergen solo al compararlas.
Lo que queda claro es el contenido operativo: la conexión no local entre los resultados de las mediciones, demostrada como irreducible mediante variables ocultas locales, es la no localidad definitiva de los sistemas cuánticos[s]. Las preguntas sobre la naturaleza de la realidad, o si la mecánica cuántica es una aproximación a una teoría determinista más profunda, siguen abiertas.
Einstein se quejó de que en el artículo EPR, «lo esencial quedó, por así decirlo, ahogado por el formalismo»[s]. Casi noventa y un años después, el formalismo ganó.
