El CERN detecta entrelazamiento cuántico entre las partículas más pesadas jamás probadas

Un grupo de físicos que trabaja con el detector ATLAS en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN ha hallado pruebas sólidas de entrelazamiento cuántico entre pares de bosones Z producidos en la desintegración de bosones de Higgs. Esto extiende uno de los fenómenos más desconcertantes de la mecánica cuántica a las partículas más pesadas y de vida más corta jamás analizadas. Los resultados, publicados en la revista Physical Review Letters el 11 de septiembre de 2026, representan una de las confirmaciones de entrelazamiento a mayor energía de las que se tiene constancia.phys+1

La Colaboración ATLAS analizó datos de colisiones protón-protón a energías de 13 y 13,6 billones de electronvoltios, buscando la inusual cadena de desintegración en la que un bosón de Higgs se divide en dos bosones Z, cada uno de los cuales se desintegra a su vez en un par de electrones o muones. Dado que los bosones Z desaparecen en aproximadamente 3 × 10⁻²⁵ segundos, los físicos no pudieron medir sus espines directamente. En su lugar, reconstruyeron los ángulos en los que los cuatro leptones resultantes viajaron a través del detector, trabajando a la inversa para deducir los estados cuánticos de los bosones Z originales.sciencealert+3

Qutrits, no qubits

A diferencia del entrelazamiento de quarks top que el equipo de ATLAS demostró en un artículo de Nature en 2024, los bosones Z poseen tres estados de espín posibles en lugar de dos, lo que convierte a cada uno en un "qutrit" en el lenguaje de la información cuántica. El físico Juan Antonio Aguilar-Saavedra, del Instituto de Física Teórica de España, señaló que "los espines de los dos bosones Z están extremadamente entrelazados, considerablemente más que en el caso top-antitop medido anteriormente".nature+1

La prueba más sensible del equipo respaldó el estado entrelazado frente a la alternativa no entrelazada con una significación estadística de 4,7 sigma, apenas por debajo del umbral de 5 sigma que tradicionalmente se requiere para declarar un descubrimiento, pero lo suficientemente sólida como para constituir una prueba robusta.sciencealert+1

Un 'pato virtual'

Una peculiaridad inusual surgió de la aritmética de las masas. Un bosón de Higgs pesa unos 125 GeV, mientras que cada bosón Z tiene una masa cercana a los 91 GeV, lo que significa que no hay suficiente energía para que aparezcan dos bosones Z ordinarios simultáneamente. Al menos uno debe ser "virtual", una fluctuación cuántica fugaz que no puede observarse directamente. El nuevo resultado sugiere que incluso un bosón Z virtual puede participar en el entrelazamiento, lo que plantea interrogantes filosóficos sobre la naturaleza de tales partículas.sciencealert+1

> "Si camina como un pato y grazna como un pato, entonces lo que estamos viendo debe ser un pato. En este caso, un pato virtual", afirmó Aguilar-Saavedra.sciencealert

Poniendo a prueba la mecánica cuántica en los extremos

Con solo unos 400 eventos de colisión aptos extraídos de años de datos, la medición llevó al límite lo que el LHC puede extraer de sus procesos más inusuales. El físico de Oxford y coautor del estudio Alan Barr, quien propuso por primera vez el uso de colisionadores de partículas para estudiar el entrelazamiento a altas energías, calificó el hallazgo como "un excelente recordatorio de que las mismas extrañas reglas de la mecánica cuántica que algún día podrían impulsar las computadoras cuánticas están operando en todas partes en la naturaleza, incluso a las energías extremas del Gran Colisionador de Hadrones".phys+1

Se espera que la actualización que se está llevando a cabo tanto en el detector ATLAS como en el LHC de Alta Luminosidad proporcione conjuntos de datos mucho mayores, lo que abrirá la puerta a superar el umbral de los 5 sigma y a investigar los fenómenos cuánticos con una precisión aún mayor.phys