La luz del Sol genera entrelazamiento cuántico por primera vez y abre la puerta a una computación cuántica más sostenible
Durante décadas se creyó que solo los láseres podían generar entrelazamiento cuántico. Ahora, un experimento demuestra que la luz del Sol también puede hacerlo, un avance que podría hacer más sostenibles las futuras tecnologías cuánticas, desde las comunicaciones ultraseguras hasta la computación del mañana.
Por Enrique Coperías, periodista científico
Ilustración artística del experimento: un haz de luz solar atraviesa un cristal no lineal y genera un par de fotones entrelazados, un avance que demuestra por primera vez que el Sol puede producir este fenómeno cuántico sin necesidad de utilizar láseres. Crédito: IA-DALL-E / RexMolón Producciones
La física cuántica llevaba años apoyándose en una idea que parecía casi incuestionable: para producir fotones entrelazados, esas peculiares partículas de luz capaces de compartir un mismo estado cuántico incluso cuando las separan grandes distancias, era imprescindible utilizar láseres. Su extraordinaria estabilidad, pureza y coherencia parecían requisitos ineludibles para fabricar uno de los recursos más valiosos de las futuras tecnologías cuánticas.
Pero ¿qué es exactamente el entrelazamiento cuántico? Se trata de uno de los fenómenos más desconcertantes de la física moderna. Dos partículas quedan unidas por un vínculo cuántico que hace que sus propiedades permanezcan correlacionadas, incluso cuando las separan grandes distancias. Esa capacidad constituye la base de tecnologías como las comunicaciones ultraseguras, la computación cuántica o los sensores de precisión extrema.
Ahora, un grupo internacional de investigadores ha demostrado que esa antigua creencia no era del todo cierta. En un trabajo publicado en la revista Optica, científicos de la Universidad de Ottawa (Canadá) y del Instituto Max Planck para la Ciencia de la Luz (Alemania) han conseguido generar entrelazamiento cuántico utilizando directamente la luz del Sol.
A primera vista podría parecer un simple cambio de fuente de iluminación, pero sus implicaciones van mucho más allá. Si esta tecnología llega a madurar, podría reducir de forma significativa el consumo energético de los futuros sistemas de comunicación cuántica, computación cuántica y sensores ultraprecisos, y sustituiría en determinadas aplicaciones a algunos de los láseres que hoy representan una parte importante de su consumo eléctrico.
Un problema poco conocido: la factura energética de la revolución cuántica
Cuando se habla de computación cuántica suele pensarse en procesadores revolucionarios capaces de resolver problemas imposibles para los ordenadores actuales. Sin embargo, rara vez se menciona uno de sus grandes desafíos: la energía necesaria para hacerlos funcionar.
En muchas plataformas cuánticas actuales, una parte importante del consumo eléctrico no procede del cálculo en sí, sino de toda la infraestructura necesaria para preparar y controlar los estados cuánticos. Algunos sistemas requieren refrigeración cercana al cero absoluto; otros necesitan enormes equipos de vacío o complejos campos electromagnéticos. En el caso de las tecnologías fotónicas, donde la información se transporta mediante partículas de luz, el principal consumidor de energía suele ser el láser encargado de generar los fotones cuánticos.
Los propios autores recuerdan que el sector mundial de las tecnologías de la información ya representa entre un 1,8 % y un 3,9 % de las emisiones globales de gases de efecto invernadero. Si las futuras redes cuánticas crecieran siguiendo el mismo modelo energético, esa huella podría aumentar de forma considerable.
Fue precisamente esta preocupación la que llevó a los investigadores a hacerse una pregunta en apariencia sencilla, aunque de manera provocadora: ¿es realmente imprescindible utilizar un láser para producir entrelazamiento cuántico?
Esquema del montaje experimental utilizado para generar entrelazamiento cuántico con luz solar. Una lente de Fresnel y un concentrador de vidrio recogen y canalizan la luz del Sol hacia una fibra óptica, que la dirige a un cristal no lineal situado en la fuente de fotones entrelazados, donde se produce el fenómeno cuántico mediante conversión paramétrica espontánea (SPDC). Cortesía: Optica
Por qué este descubrimiento cambia lo que se creía sobre la luz
La respuesta tradicional habría sido un rotundo sí.
Los láseres generan una luz extraordinariamente ordenada. Todas sus ondas avanzan casi sincronizadas, con la misma frecuencia y dirección. Los físicos describen esta propiedad mediante un concepto conocido como coherencia.
En cambio, la luz del Sol representa casi el extremo opuesto. Está formada por un enorme abanico de colores, llega desde múltiples direcciones y presenta continuas fluctuaciones temporales. Desde el punto de vista de la óptica, es una fuente de luz altamente incoherente.
Durante muchos años se asumió que esa falta de coherencia impedía producir pares de fotones entrelazados de calidad suficiente para aplicaciones cuánticas.
Sin embargo, esa conclusión escondía un matiz fundamental.
El equipo dirigido por Robert Boyd, de la Universidad de Ottawa, llevaba varios años demostrando, primero mediante modelos teóricos y después de forma experimental, que la coherencia no tiene por qué ser necesaria en todas las propiedades de la luz al mismo tiempo. Ya habían conseguido generar entrelazamiento utilizando un led, otra fuente claramente incoherente. Aquellos experimentos sugerían que el orden exigido para producir entrelazamiento dependía únicamente de la propiedad física en la que dicho entrelazamiento iba a manifestarse.
La nueva investigación lleva esa idea mucho más lejos.
Cómo lograron producir entrelazamiento utilizando la luz solar
El principal reto consistía en utilizar directamente la luz solar. Pero hacerlo estaba lejos de ser un asunto trivial.
El método empleado para fabricar los fotones entrelazados recibe el nombre de conversión paramétrica espontánea (SPDC, por sus siglas en inglés). Consiste, simplificando mucho, en hacer que un haz luminoso muy intenso atraviese un cristal especial. De forma ocasional, uno de esos fotones incidentes desaparece y da lugar a dos nuevos fotones cuyas propiedades quedan entrelazadas de forma cuántica.
Hasta ahora, el combustible de ese proceso era casi siempre un láser. Los investigadores decidieron sustituirlo por la propia luz del Sol.
Sin embargo, no utilizaron la radiación solar exactamente tal como llega a la superficie terrestre. Antes tuvieron que filtrarla y seleccionar solo determinadas componentes de su espectro, además de controlar con cuidado su polarización.
«Diseñamos nuestro montaje experimental para que las diferencias introducidas por los distintos colores y direcciones de propagación no influyeran en la polarización de los fotones», explica Cheng Li, primer autor del trabajo. Y añade:
🗣️ «Como predecía nuestra teoría, si el entrelazamiento reside únicamente en la polarización, entonces solo debe depender del orden de la dirección de oscilación de la luz incidente, y no de su dirección de propagación ni de su color. Eso nos permitió producir un entrelazamiento de alta calidad utilizando una luz solar muy incoherente tanto espacial como temporalmente».
En otras palabras, aunque la luz solar sea caótica en muchos aspectos, todavía conserva suficiente orden en la propiedad adecuada como para desencadenar el fenómeno cuántico buscado.
Un concentrador solar especialmente diseñado
Resolver el problema teórico era solo la mitad del desafío. La otra dificultad era mucho más práctica.
La energía procedente del Sol llega distribuida sobre una superficie enorme. Pero el cristal encargado de generar los fotones entrelazados apenas mide unos milímetros.
Era necesario concentrar toda esa luz en un punto diminuto.
Para lograrlo, el equipo del Instituto Max Planck desarrolló un concentrador solar completamente fabricado en vidrio. El sistema utiliza una lente de Fresnel —similar en tamaño a una ventana doméstica— para recoger la luz solar y dirigirla hacia un concentrador cónico que la introduce en una fibra óptica tan fina como un cabello humano. Esa fibra transporta finalmente la luz hasta el pequeño cristal no lineal —un material especial que modifica el comportamiento de la luz cuando esta lo atraviesa— donde se produce el entrelazamiento.
El experimento completo se instaló al aire libre, en Erlangen (Alemania), dentro de un recinto protegido del viento. El delicado sistema óptico permanecía encerrado en una tienda oscura especialmente diseñada para impedir que la luz ambiental contaminara las mediciones.
La imagen resulta casi paradójica: una tecnología destinada a explorar algunos de los fenómenos más extraños de la mecánica cuántica funcionando bajo la fuente de luz más cotidiana que existe.
Pero la verdadera prueba aún estaba por llegar.
Porque generar pares de fotones no bastaba. Había que demostrar que esos fotones estaban realmente entrelazados y que sus correlaciones no podían explicarse mediante la física clásica.
Cheng Li, junto al montaje experimental instalado al aire libre. A la derecha se aprecia el sistema de concentración de luz solar, equipado con una lente de Fresnel y un concentrador montados sobre un seguidor solar, mientras que la generación y detección de los fotones entrelazados se realiza dentro de una tienda opaca que protege el delicado sistema óptico de la luz ambiental. Cortesía: Jasvinder Brar / Max Planck Institute for the Science of Light.
Cómo demostraron que el entrelazamiento era real
La prueba definitiva llegó mediante una de las herramientas más exigentes de la física cuántica: comprobar si los fotones producidos bajo la luz del Sol presentaban unas correlaciones imposibles de explicar mediante la física clásica.
No bastaba con detectar dos fotones nacidos al mismo tiempo. Era necesario demostrar que ambos compartían un estado cuántico común.
Para ello, los investigadores recurrieron primero a una técnica conocida como tomografía de estados cuánticos, que permite reconstruir matemáticamente el estado completo de un sistema de partículas. El análisis reveló que los pares de fotones obtenidos presentaban un grado de entrelazamiento extraordinariamente elevado. Los autores midieron una concurrencia de 0,905 —un parámetro cuyo valor máximo es 1—, una pureza de 0,919 y una fidelidad de 0,939 respecto al estado ideal de Bell, cifras comparables a las obtenidas habitualmente utilizando láseres convencionales.
Pero todavía quedaba superar una prueba aún más difícil.
El examen que separa la física clásica de la cuántica
Desde los años sesenta existe una especie de detector de rarezas cuánticas ideado por el físico irlandés John Bell, conocido por formular el teorema ue lleva su apellido.
Su famosa desigualdad de Bell establece un límite que ninguna teoría basada únicamente en propiedades clásicas puede sobrepasar. Si un experimento viola ese límite, significa que las partículas están correlacionadas de una manera que no admite una explicación clásica.
Eso fue exactamente lo que ocurrió.
Los fotones producidos mediante luz solar alcanzaron un parámetro S = 2,54, claramente superior al valor máximo de 2 permitido por la física clásica. En otras palabras, las correlaciones observadas solo pueden explicarse mediante entrelazamiento cuántico.
El resultado constituye la primera demostración experimental de que una fuente de luz natural puede generar estados cuánticos entrelazados de alta calidad sin necesidad de recurrir a un láser.
🗣️ «Desde el inicio de este proyecto encontramos dudas y escepticismo una y otra vez —reconoce Li. Y añade—: Algunos investigadores de prestigio internacional incluso cuestionaban que pudiéramos detectar algún fotón, por no hablar de fotones entrelazados, utilizando procesos ópticos no lineales impulsados por la luz solar. Sin embargo, confiamos en nuestros cálculos, seguimos mejorando el montaje experimental y finalmente demostramos que era posible».
Por qué es importante este avance
A primera vista podría parecer un logro puramente académico. Sin embargo, sus posibles aplicaciones resultan llamativas. En la actualidad, muchas tecnologías cuánticas dependen de equipos ópticos complejos, fuentes de alimentación, sistemas de refrigeración y dispositivos de estabilización de los láseres.
Si parte de esa infraestructura pudiera sustituirse por la propia luz solar, algunos dispositivos cuánticos podrían simplificarse de manera considerable.
🗣️ «Esta tecnología podría permitir algún día que los satélites generaran claves de cifrado seguras utilizando la abundante luz solar disponible en el espacio, reduciendo la necesidad de incorporar láseres y gran parte del hardware asociado —afirma Li—. La generación de entrelazamiento impulsada por la luz solar también podría aportar el ingrediente necesario para ampliar la computación cuántica sin incrementar su carga energética».
Los propios autores destacan que este enfoque podría resultar especialmente útil en satélites, misiones espaciales, regiones remotas como el Ártico o cualquier entorno donde disponer de electricidad resulte complicado. Allí, prescindir de sistemas láser podría reducir tanto el consumo energético como el número de componentes susceptibles de averiarse.
«La luz solar es un recurso abundante y fiable en muchos entornos, especialmente en el espacio. La capacidad de generar fotones entrelazados cuánticamente directamente a partir de la luz solar podría permitir el desarrollo de sistemas cuánticos más sencillos y resistentes para satélites y futuras misiones al espacio profundo», afirma Hanieh Fattahi, directora del grupo de investigación del Instituto Max Planck para la Ciencia de la Luz que construyó el sistema de concentración de luz solar.
La incoherencia deja de ser un problema
Quizá el aspecto más interesante del estudio no sea tecnológico, sino conceptual. Durante décadas, los físicos habían asociado casi de forma automática la coherencia de la luz con la posibilidad de producir entrelazamiento.
Este trabajo demuestra que esa relación era demasiado simplista.
Lo importante no es que toda la luz sea perfectamente ordenada, sino que conserve el orden adecuado en la propiedad física donde se pretende crear el entrelazamiento.
Eso abre la puerta a replantear numerosos procesos ópticos.
Los investigadores creen que esta estrategia podría extenderse también a otros fenómenos ópticos no lineales, como la mezcla de cuatro ondas, lo que ampliaría considerablemente el abanico de futuras fuentes cuánticas de bajo consumo.
Ilustración conceptual del sistema: un concentrador solar recoge la luz del Sol y la dirige hacia un cristal no lineal, donde se generan fotones entrelazados. En el futuro, esta tecnología podría permitir que satélites produzcan claves de cifrado cuántico utilizando la abundante luz solar disponible en el espacio, reduciendo la necesidad de láseres. Cortesía: Florian Sterl.
El inicio de una larga carrera
Eso no significa que mañana vayamos a ver ordenadores cuánticos alimentados directamente por el Sol. El sistema presentado es todavía una demostración de principio.
Entre otras limitaciones, el cristal utilizado necesita control de temperatura mediante electricidad y el concentrador solar emplea motores para seguir el movimiento aparente del Sol. Además, el rendimiento aún depende de factores como la nubosidad, la intensidad de la radiación solar o la eficiencia con la que puede concentrarse la luz sobre el cristal.
➡️ Los investigadores trabajan ahora en aumentar el brillo de la fuente, mejorar todavía más la calidad del entrelazamiento y desarrollar dispositivos capaces de funcionar fuera del laboratorio.
También confían en que futuras generaciones de concentradores solares miniaturizados y sistemas pasivos de seguimiento solar permitan construir equipos mucho más compactos.
Una nueva forma de pensar la fotónica cuántica
A veces los grandes avances científicos no consisten en descubrir un fenómeno desconocido, sino en demostrar que una vieja certeza era incorrecta.
Eso es precisamente lo que parece haber ocurrido aquí.
«Lo mejor de esta investigación es que solo es el principio —afirma Boyd—. Además del SPDC, existen muchos otros enfoques ópticos no lineales para generar fotones entrelazados; la mezcla de cuatro ondas es un buen ejemplo. Para cada una de estas interacciones no lineales, hay formas de hacerlas más eficientes. Creemos que este trabajo puede inspirar muchas nuevas investigaciones en óptica no lineal y cuántica, y que los trabajos en esta dirección, a su vez, pueden hacer que la tecnología cuántica impulsada por la luz solar sea más práctica».
Durante décadas, los láseres fueron considerados un requisito imprescindible para fabricar algunos de los estados de luz más sofisticados de la física moderna. Ahora sabemos que el Sol —la fuente de luz más abundante, antigua y aparentemente ordinaria de nuestro entorno— también puede desempeñar ese papel.
La paradoja resulta fascinante. La estrella que hizo posible el origen de la vida en la Tierra podría convertirse también, millones de años después, en una de las piezas clave para alimentar la próxima generación de tecnologías cuánticas.
Y, quizá, el mayor mérito de este trabajo no sea únicamente haber producido fotones entrelazados con luz solar, sino haber recordado a la comunidad científica que incluso en un campo tan avanzado como la óptica cuántica todavía quedan ideas aparentemente inamovibles que pueden ponerse patas arriba mediante un buen experimento.▪️(8-agosto-2026)
LO MÁS IMPORTANTE DEL ESTUDIO, EN 30 SEGUNDOS
- Primera demostración experimental de entrelazamiento cuántico utilizando directamente la luz solar.
- El estudio demuestra que no siempre son necesarios los láseres para generar fotones entrelazados.
- Los fotones obtenidos presentan una calidad comparable a la conseguida con sistemas basados en láser cuando se normalizan las condiciones experimentales.
- El experimento viola la desigualdad de Bell, confirmando el origen genuinamente cuántico del fenómeno.
- La tecnología podría reducir el consumo energético de futuras redes cuánticas, ordenadores cuánticos, sensores y satélites.
FÍSICA CUÁNTICA
PREGUNTAS & RESPUESTAS: Entrelazamiento Cuántico y Luz Solar
⚛️ ¿Qué es el entrelazamiento cuántico?
Es un fenómeno por el que dos partículas comparten un mismo estado cuántico y presentan correlaciones imposibles de explicar mediante la física clásica.
⚛️ ¿Por qué es importante este descubrimiento?
Porque demuestra que la luz solar puede sustituir, en determinadas aplicaciones, a los láseres utilizados para generar fotones entrelazados, reduciendo potencialmente el consumo energético.
⚛️ ¿Se podrán construir ordenadores cuánticos alimentados por el Sol?
Todavía no. El experimento es una demostración de principio realizada en laboratorio. Aún quedan numerosos desarrollos tecnológicos antes de llegar a aplicaciones comerciales.
⚛️ ¿Qué ventajas tendría utilizar la luz solar?
Podría reducir la necesidad de láseres, simplificar algunos sistemas ópticos y facilitar el despliegue de tecnologías cuánticas en satélites, el espacio o lugares con recursos energéticos limitados.
⚛️ ¿El experimento demuestra realmente el entrelazamiento?
Sí. Los investigadores reconstruyeron el estado cuántico mediante tomografía y comprobaron que las correlaciones obtenidas violaban la desigualdad de Bell, considerada una de las pruebas más sólidas del entrelazamiento.
Información facilitada por Optica
Fuente: Cheng Li, Jasvinder Brar, Michael Küblböck, Jeremy Upham, Hanieh Fattahi, and Robert W. Boyd. Generating quantum entanglement from sunlight. Optica (2026). DOI: https://doi.org/10.1364/OPTICA.601797
