¿Están todas las partículas en el universo entrelazadas cuánticamente, ya que todas emergieron de una sola entidad?

Un documento científico que propone una respuesta a esta pregunta salió ayer en el servidor de preimpresión arXiv.org [1]. Curiosamente, su respuesta difiere sutilmente de las de Brian Roemmele y Michael Woods. El artículo “Todo está enredado” establece la opinión del autor en su resumen:

… una partícula típica está enredada con muchas partículas muy lejos de nuestro horizonte. Sin embargo, el enredo se extiende de manera casi uniforme, por lo que es poco probable que dos partículas elegidas al azar se enreden directamente entre sí …

La base de este argumento es la afirmación del autor de que “es probable que el estado cuántico cosmológico sea típico en un espacio de Hilbert que describe grados de libertad sobre una región muchas veces más grande que el universo visible (nuestro volumen actual del horizonte)”. Si el universo está en un estado cuántico típico, entonces es posible hacer declaraciones estadísticas sobre el enredo de sus constituyentes.

Michael Woods hace un buen comentario al responder que la medición cuántica (y un mecanismo de decoherencia más general) causará que la mayor parte del enredo desaparezca. La falla en la aplicación de este razonamiento a este caso está bien establecida en el párrafo introductorio del artículo anterior: “Las manipulaciones locales posteriores de partículas separadas no pueden, en ausencia de comunicación cuántica, deshacer el enredo”. A diferencia de los medidos en experimentos de laboratorio, la mayoría de las partículas en este universo no están en contacto local y nunca pueden estarlo, ya que están separadas por distancias más grandes que el tamaño del universo visible. Por lo tanto, no hay forma de que el enredo (si lo tuvieran) desaparezca.

En cierto sentido técnico, la respuesta de Brian Roemmele puede ser correcta, dependiendo de la interpretación fundamental de la mecánica cuántica que prefiera. Si crees en la interpretación de muchos mundos, entonces el universo puede ser descrito por una sola función de onda mecánica cuántica. Por lo tanto, podría haber una posibilidad extremadamente pequeña pero técnicamente distinta de cero de que cualquier par de partículas se enrede. Dado que estas posibilidades astronómicamente pequeñas carecen de sentido desde una perspectiva física, creo que es justo redondearlas a cero (como hacen los autores del artículo que menciono anteriormente). Además, el enredo no necesariamente se desintegra suavemente a cero, como es típico de la desintegración atómica. En algunos casos, el enredo puede desaparecer en un tiempo finito. Este es un fenómeno desconcertante conocido como “Muerte Súbita del Enredo” [2]:

[1] Ver http://arxiv.org/abs/1205.1584. Esta es una preimpresión, un borrador de un artículo que generalmente aparece después de ser enviado pero antes de ser aceptado en una revista revisada por pares. Sin embargo, Buniy y Hsu son científicos bien establecidos y respetables, por lo que me inclino a creer sus conclusiones, que me parecen razonables en mi opinión como un científico que no es un experto en este campo exacto.
[2] http://www.sciencemag.org/conten…

No.

Las partículas pueden enredarse entre sí a través de ciertos tipos de interacciones. Ahora, es bastante plausible que al comienzo del universo, hubo una gran cantidad de enredos entre las partículas. Ese enredo, sin embargo, ya no existe hoy. Si bien Brian Roemmele responde correctamente en su respuesta que el fenómeno del enredo persiste durante cualquier cantidad de tiempo, hay una advertencia importante que se está perdiendo: el enredo se rompe por ciertos tipos de interacciones **. De modo que ese enredo solo persiste a través del tiempo en ausencia de esas interacciones.

Si bien es posible imaginar un grupo de partículas que no han sufrido el tipo de interacciones necesarias para romper el enredo durante la vida del universo, la existencia de tal circunstancia es muy poco probable. Eso es simplemente porque los tipos de interacciones que pueden romper el enredo son en realidad extremadamente comunes. Para poner las cosas en perspectiva, un reciente experimento publicado en Austria informó un nuevo registro de inducir con éxito el enredo de 14 átomos ( http://physicsworld.com/cws/arti …), y tuvo tiempos de coherencia (la duración del enredado estado) medido en fracciones de milisegundo.

** Estas interacciones se llaman ‘medidas’ en mecánica cuántica; Tenga en cuenta, sin embargo, que no estamos implicando la existencia de un ser humano que realiza una medición. Aquí, ‘medición’ se entiende de la misma manera que el sonido producido por un árbol que cae en un bosque ‘mide’ la ubicación del árbol, en el sentido de que la producción del sonido codifica información en el sonido sobre la ubicación del árbol, si un humano está presente o no para escucharlo.

Stephen da una respuesta maravillosa, vea la respuesta de Stephan Hoyer a ¿Están todas las partículas en el universo entrelazadas cuánticamente, ya que todas emergieron de una sola entidad?

Añadiría un punto: el argumento para todo lo que se enreda proviene de la teoría del Big Bang. El Big Bang afirma que toda la materia y la energía comenzaron en un espacio muy pequeño. Stephen argumenta que si las partículas comenzaran a enredarse, no se enredarían hoy. Pero una pregunta relacionada es ¿ empezó todo enredado en los primeros momentos del universo? ¿Por qué está esto en cuestión? Porque nuestra teoría cuántica se descompone en las densidades de masa del universo primitivo. A menos que descifremos la teoría del campo unificado (teoría de todo), no creo que podamos afirmar que comprendemos lo suficiente como para propagar el enredo en el tamaño de longitud de Planck del nacimiento del universo.

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