Un equipo internacional acaba de lograr algo que parecía imposible: observar el entrelazamiento cuántico entre partículas que ni siquiera podemos ver directamente. El experimento ATLAS del CERN, ubicado en Suiza, utilizó el gran colisionador de hadrones para estudiar lo que ocurre cuando un bosón de Higgs se desintegra en dos bosones Z. El análisis fue liderado por investigadores de las universidades de Yale y Michigan en Estados Unidos, Oxford en Reino Unido, y contó con la participación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas de España.

Lo particular de este logro es que uno de los bosones Z resultantes de la desintegración del Higgs no es una partícula "real" en el sentido tradicional. Las partículas virtuales son aquellas que no cumplen con las reglas normales de masa y energía, por lo que nunca pueden observarse directamente. Sin embargo, sus efectos sí se pueden medir. Como explica Juan Antonio Aguilar Saavedra, investigador del CSIC que participó en el estudio, "las partículas virtuales son partículas que no cumplen la relación relativista entre masa, energía y momento. Y, por eso, nunca existen de forma real y medible, aunque sus efectos sí que son reales y medibles". Un ejemplo común: los bosones W virtuales son responsables de las desintegraciones nucleares que observamos constantemente.

El desafío era detectar el entrelazamiento entre estos bosones Z cuando uno de ellos es virtual y el otro tiene una vida útil de apenas 10-25 segundos. Los investigadores encontraron la solución estudiando las "huellas" que deja el entrelazamiento cuántico. Cuando ambos bosones Z se desintegran casi inmediatamente después de formarse, producen partículas más pequeñas llamadas leptones o quarks que sí pueden detectarse en el experimento. Analizando cómo se distribuyen espacialmente estas partículas finales, los científicos pudieron reconstruir las propiedades del entrelazamiento que las originó, incluso el del bosón Z virtual que nunca podrían observar directamente.

Otro hito importante de este descubrimiento es que es la primera vez que se obtiene evidencia de entrelazamiento cuántico usando qutrits. Un qutrit es una unidad básica de información cuántica que puede tener tres estados posibles, a diferencia del cúbit tradicional que solo tiene dos. Esta capacidad de tres estados permite almacenar y procesar más información por unidad, lo que tiene implicaciones importantes para el desarrollo futuro de computadoras cuánticas más potentes.