El debate entre Einstein y Bohr sobre la física cuántica y sus repercusiones actuales

El debate entre Albert Einstein y Niels Bohr fue uno de los episodios más destacados en la historia de la física del siglo XX, centrado en la interpretación de la mecánica cuántica y sus implicaciones filosóficas. Este enfrentamiento intelectual se desarrolló principalmente durante las conferencias Solvay en 1927 y 1930. Debido a la importancia que el paradigma computacional cuántico está adquiriendo en nuestros días, resulta interesante revisar esta vital confrontación científica.

Hace unos días, Google, presentó a Willow. Un nuevo chip de computación cuántica que promete revolucionar la tecnología al ser capaz de resolver problemas complejos en un tiempo extremadamente corto. Este chip puede realizar cálculos que a un superordenador tradicional le llevarían 10 cuatrillones de años en apenas cinco minutos. A diferencia de las computadoras clásicas que utilizan bits (que pueden ser 0 o 1), Willow utiliza cúbits.

Estos cúbits pueden existir en múltiples estados simultáneamente gracias al principio de superposición, lo que permite a Willow realizar cálculos complejos a velocidades inalcanzables para las computadoras tradicionales. Esto significa que puede procesar una cantidad masiva de información en paralelo, lo que es fundamental para resolver problemas complejos rápidamente. Sin embargo, ¿qué tiene que ver la computación cuántica con la física cuántica, tema que nos congrega hoy? Veamos. 

La física cuántica es la rama de la ciencia que estudia el comportamiento de las partículas a nivel subatómico. A diferencia de la física clásica, que describe el mundo macroscópico, la mecánica cuántica introduce conceptos como: superposición, entrelazamiento e interferencia. Por ejemplo, el principio de superposición cuántica -donde las partículas pueden existir en múltiples estados al mismo tiempo-, permite el paralelismo cuántico, lo que significa que una computadora cuántica puede evaluar múltiples soluciones a un problema al mismo tiempo:  procesar una función, un conjunto de qubits en superposición puede explorar diferentes combinaciones de entradas simultáneamente, lo que acelera significativamente el tiempo necesario para encontrar una solución. Pensar en las consecuencias sociales de estas innovaciones tecnológicas  genera vértigo.

Pero, ¿por qué el debate entre Einstein y Bohr es relevante en tiempos de la tecnología computacional cuántica? Albert Einstein (1879-1955) era un defensor de una visión determinista del universo, que se basaba en principios clásicos de continuidad y causalidad. Su famosa frase "Dios no juega a los dados" refleja su rechazo a la idea de que el comportamiento de las partículas subatómicas pudiera ser inherentemente aleatorio. Por otro lado, Niels Bohr (1885-1962) promovía la interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica, que postulaba que las propiedades de las partículas no están definidas hasta que son medidas, lo que introduce un elemento fundamental de incertidumbre. 

En los debates de Solvay, Einstein defendió una perspectiva determinista, mientras que Bohr abogó por una interpretación probabilística de los fenómenos cuánticos. De este modo, el célebre científico alemán sustentó que, si se conocían todas las variables de un sistema, se podría predecir el comportamiento de cualquier partícula. Esta visión se conoce como realismo local, que implica que las propiedades de las partículas están determinadas por sus condiciones locales. En cambio, el físico danés argumentó que las partículas subatómicas no tienen propiedades definidas hasta que son medidas, lo que introduce un elemento de indeterminación. Esto contradice la idea de Einstein de que todo puede ser conocido con suficiente información.

Uno de los puntos más importantes del debate entre estos dos genios, fue la disputa por el entrelazamiento cuántico, donde dos partículas pueden estar correlacionadas independientemente de la distancia que las separa. Einstein se refirió a esto como "acción fantasmal a distancia", sugiriendo que violaba el principio de localidad. Bohr defendió el entrelazamiento como una característica fundamental de la mecánica cuántica, argumentando que las correlaciones observadas no implican comunicación instantánea, sino que son parte de la naturaleza cuántica del sistema.

A pesar de los esfuerzos de Einstein por demostrar sus puntos, muchos experimentos posteriores respaldaron la interpretación cuántica defendida por Bohr. En particular, los experimentos relacionados con el teorema de Bell, desarrollado por John Bell en 1964, proporcionaron evidencia empírica en favor del entrelazamiento y refutaron el realismo local propuesto por Einstein. 

Repercusiones filosóficas del debate entre Einstein y Bohr

Como se puede advertir, esta discusión no solo tuvo implicaciones científicas, sino también filosóficas. Pues planteó preguntas fundamentales sobre la naturaleza de la realidad, el papel del observador y los límites del conocimiento científico. La interpretación de Copenhague promovida por Bohr se convirtió en el enfoque dominante en la mecánica cuántica, mientras que Einstein continuó buscando una teoría unificada que pudiera reconciliar las discrepancias entre la mecánica cuántica y la relatividad. 

Asimismo, otra diferencia la observamos en la filosofía de la naturaleza de ambos científicos y sus respectivas teorías epistemológicas. Einstein defendió una visión determinista del universo, en la que todas las propiedades de las partículas estaban definidas y podían ser conocidas con precisión si se contaba con la información adecuada. Para él, la ciencia debía describir la realidad tal como es, independientemente de la observación.

Bohr, por otro lado, adoptó una postura indeterminista. Creía que las propiedades cuánticas no están definidas hasta que son medidas, lo que introduce un elemento de aleatoriedad en el comportamiento de las partículas. Esta diferencia refleja una concepción filosófica fundamental sobre cómo entendemos la naturaleza de la realidad.

Es evidente que el debate original entre Einstein y Bohr tuvo lugar hace casi un siglo. Sin embargo, sus implicaciones filosóficas y científicas continúan influyendo en nuestra comprensión de la mecánica cuántica y su aplicación en tecnologías modernas.

La búsqueda de una teoría completa y coherente que explique los fenómenos cuánticos sigue siendo un desafío para los físicos contemporáneos, lo que asegura que las discusiones iniciadas por Einstein y Bohr permanezcan vigentes en el discurso científico actual. Por ello, los efectos de la computación cuántica y de otras tecnologías emergentes basadas en sus principios requieren una comprensión profunda de los fundamentos teóricos. Esto ha revitalizado el interés en las interpretaciones de la mecánica cuántica y su coherencia. Desde el Perú, aun cuando sea un tema popular, es importante darse un espacio para abordar estos asuntos.