Tecnologías cuánticas
Crean partículas de luz que coexisten en 37 dimensiones simultáneas
Estos fotones redefinirán la computación, la seguridad y la ciencia de materiales, creando un nuevo paradigma tecnológico

Recreación artística de fotones en 37 dimensiones. / IA/T21
Un experimento ha conseguido crear fotones que coexisten en 37 dimensiones simultáneas, lo que abre nuevos caminos a la segunda revolución cuántica y nos lleva a cuestionar lo que comúnmente llamamos “realidad” a escala fundamental.
Un equipo internacional de científicos ha logrado generar partículas de luz que coexisten en 37 dimensiones simultáneas, es decir, existen en estados cuánticos tan complejos como si existieran en 37 dimensiones. Este hallazgo marca un hito en la exploración de fenómenos cuánticos extremos.
El experimento, publicado en Physical Review Letters, utiliza esta complejidad multidimensional para probar una versión reforzada de la paradoja GHZ, un argumento que expone contradicciones fundamentales entre la física clásica y cuántica, entre la física de los cuerpos que observamos directamente y la física que estudia la estructura y componentes del átomo, es decir, entre la macrofísica y la microfísica, esos dos mundos aparentemente irreconciliables en los que se desenvuelve todo el universo conocido.
Paradoja física
La paradoja GHZ, nombrada en honor a sus creadores (Greenberger-Horne-Zeilinger), demuestra que las predicciones de la mecánica cuántica son incompatibles con cualquier teoría clásica basada en las variables ocultas que sustentarían a la mecánica cuántica.
A diferencia de otras pruebas cuánticas que muestran diferencias estadísticas, esta paradoja ofrece una contradicción lógica determinista: ciertos eventos imposibles para modelos clásicos son inevitables en el marco de la física cuántica.
Por ejemplo, un escenario donde tres investigadores realizan mediciones independientes sobre un mismo sistema cuántico. Según la física clásica, los resultados de los tres científicos deberían seguir reglas lógicas predecibles. Sin embargo, la mecánica cuántica predice que, bajo ciertas condiciones, estos resultados se alinearán de un modo que clásicamente equivaldría a afirmar que "sí = no" o "blanco = negro" al mismo tiempo. Es una violación de la lógica binaria que sostiene nuestra intuición cotidiana.
¿Certeza cuántica?
En este estudio, los investigadores redujeron al mínimo el número de grupos de mediciones necesarios para demostrar la paradoja, logrando un récord de solo tres contextos.
Los resultados experimentales fueron contundentes: en el primer grupo de mediciones (p₁) se alcanzó el 99.39% de coincidencia con las predicciones cuánticas. En el segundo grupo (p₂) se obtuvo el 99.80% de precisión y en el tercer grupo (p₃) se registró el 99.83% de alineación con lo esperado.
Es como si lanzáramos un dado de 37 caras y, según las reglas clásicas, ninguna cara pudiera salir jamás, pero en la práctica casi siempre aparece una de ellas. La violación persiste incluso al corregir imperfecciones experimentales, mostrando una discrepancia abrumadora entre el mundo cuántico y el mundo ordinario.
Implicaciones futuras
Este avance no solo profundiza nuestra comprensión de los fundamentos cuánticos, sino que establece un nuevo paradigma para manipular información en altas dimensiones, allanando el camino hacia una segunda revolución cuántica basada en correlaciones no clásicas extremas.
Es decir, la capacidad de controlar correlaciones cuánticas en altas dimensiones (como las 37 del experimento) marca un hito hacia tecnologías que redefinirán la computación, la seguridad y la ciencia de materiales, consolidando la segunda revolución cuántica como un cambio de paradigma tecnológico. Al empujar los límites de lo que es posible en el mundo cuántico, estos científicos están redefiniendo incluso lo que consideramos "realidad" a escala fundamental.
Nueva fase tecnológica
La segunda revolución cuántica se refiere a una nueva fase tecnológica en la que se explotan propiedades cuánticas más allá de la superposición y el entrelazamiento tradicionales, como la contextualidad extrema demostrada en el experimento con fotones en 37 dimensiones.
La primera revolución cuántica (principios del siglo XX) se basó en entender fenómenos cuánticos básicos (electrones, semiconductores) para crear tecnologías como transistores, láseres y electrónica convencional. Sin ella no existirían ordenadores clásicos ni internet. Ni las bombas atómicas ni la energía nuclear.
La segunda revolución cuántica, propia del actual siglo, va un paso más allá: implica varias novedades. En primer lugar, permite manipular estados cuánticos individuales (átomos, fotones) para aprovechar efectos como el entrelazamiento multidimensional y la contextualidad. El objetivo de esta manipulación es resolver problemas imposibles para la computación clásica, como simulaciones moleculares o criptografía inviolable .
Contexto cuántico
Otra característica de esta segunda revolución cuántica son las correlaciones no clásicas extremas, como las recreados en el experimento que usa partículas de luz en 37 dimensiones para demostrar la paradoja GHXZ. Estas correlaciones desvelan la así llamada contextualidad cuántica, según la cual los resultados de las mediciones dependen del contexto global, no solo de variables locales.
Esa contextualidad es fecunda en aplicaciones: se utiliza como recurso para algoritmos cuánticos en circuitos superficiales que superan los límites de hardware actuales, consiguiendo simulaciones de interacciones moleculares que permiten el diseño de fármacos.
Además, las correlaciones cuánticas extremas permiten generar claves inviolables mediante protocolos como QKD (Quantum Key Distribution), así como aprovechan la superposición en múltiples dimensiones para medir campos magnéticos o gravitacionales con sensibilidad sin precedentes, lo que consigue sensores de altísima precisión.
Más allá de la "supremacía cuántica"
Todo eso significa que la segunda revolución cuántica que estamos atravesando no persigue solo superar a los ordenadores clásicos en velocidad, sino también habilitar tecnologías radicalmente nuevas, materiales superconductores a temperatura ambiente, finanzas cuánticas para modelar mercados complejos, o comunicaciones globales seguras mediante redes cuánticas impenetrables.
Sin embargo, para que todos estos proyectos se hagan realidad, es necesario que se produzcan nuevos desarrollos en algoritmia cuántica, nuevos materiales y estandarización de protocolos. Pero es solo cuestión de tiempo que se consiga. El experimento de las 37 dimensiones aumenta considerablemente esa certeza.
Referencia
Exploring the boundary of quantum correlations with a time-domain optical processor. Zheng-Hao Liu et al. Science Advances, 29 Jan 2025, Vol 11, Issue 5. DOI:10.1126/sciadv.abd8080
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