El famoso experimento imaginado por el físico austriaco Erwin Schrödinger ilustra una de las características que definen la mecánica cuántica: el comportamiento impredecible de partículas en el nivel cuántico. Pero… ¿y si pudiéramos hacer predicciones cuánticas?
Un equipo de físicos cree que es posible. En un nuevo estudio, han demostrado que es posible predecir algo llamado «salto cuántico» e incluso revertir el proceso una vez que se inició. En resumidas cuentas, afirman haber «salvado» al gato de Schrödinger.
Pero antes que nada, hagamos un repaso sobre quién es este felino y el experimento que lo involucra en el mundo cuántico.
En 1935, Erwin Schrödinger planteó un sistema que se encuentra formado por una caja cerrada y opaca que contiene un gato en su interior, una botella de gas venenoso y un dispositivo, el cual contiene una sola partícula radiactiva con una probabilidad del 50 % de desintegrarse en un tiempo dado, de manera que si la partícula se desintegra, activa un mecanismo que libera el veneno y el gato muere.
Al terminar el tiempo establecido, la probabilidad de que el dispositivo se haya activado y el gato esté muerto es del 50 %, y la probabilidad de que el dispositivo no se haya activado y el gato esté vivo tiene el mismo valor. Según los principios de la mecánica cuántica, la descripción correcta del sistema en ese momento será el resultado de la superposición de los estados «vivo» y «muerto». Sin embargo, una vez que se abra la caja para comprobar el estado del gato, éste estará vivo o muerto.
Un gato, junto a un matraz con veneno y un dispositivo con una partícula radiactiva, dentro de una caja sellada. Si el dispositivo detecta radiación rompe el frasco, liberando el veneno que mata al gato.
Esta configuración imaginaria es una metáfora de algo llamado «superposición cuántica»: cuando una partícula (como un electrón, átomo o fotón) puede existir en múltiple estados al mismo tiempo hasta que es observada. Una vez que sucede esto último, su repentina y aleatoria transición entre estados de energía se conoce como salto cuántico.
Y es este salto el que los físicos ahora han sido capaces no solo de predecir, sino también de manipular, cambiando deliberadamente su resultado.
Los investigadores, liderados por un equipo de la Universidad de Yale, usaron átomos artificiales llamados cúbits, los mismos utilizados en unidades de información básica en computadoras cuánticas. Cada vez que mides un cúbit, hace un salto cuántico.
«Queríamos saber si era posible el conseguir una señal de advertencia de cuándo es salto iba a ocurrir», dijo el físico Zlatko Minev de la mencionada universidad. Para ello, su equipo diseñó un experimento para observar indirectamente un cúbit superconductor, por medio de tres generadores de microondas que irradiaron el cúbit encerrado en una caja hecha de aluminio.
La radiación de microondas cambió el cúbit de un estado de energía a otro, mientras que otro rayo de microondas monitoreaba el proceso. Cuando el cúbit estaba en estado fundamental, el rayo de microondas producía fotones. Una ausencia repentina de fotones significa que el cúbit está a punto de hacer un salto cuántico hacia un estado excitado.
Por ende, una pulso de radiación bien sincronizado puede perfectamente revertir el salto una vez que fue detectado por primera vez, enviando el cúbit nuevamente hacia su estado fundamental. Es decir, aplicado a la metáfora del gato de Schrödinger, prevenir que el gato muera y traerlo de vuelta a la vida.
No obstante, todavía es impredecible a largo plazo. Por ejemplo, los investigadores no pueden predecir cuándo un salto cuántico está a punto de suceder. Podrían ser 5 minutos o 5 horas. Pero una vez que el salto ocurrió y fue observado, siempre sigue el mismo patrón. Luego de haber observado un total de 6.8 millones de salto, el equipo de científicos de Yale concluyó que tenía un patrón consistente.
«Con el correcto monitoreo podemos detectar con certeza una señal del inminente cambio de estado antes que ocurra y actuar en consecuencia», señalan.
La investigación ha sido publicada en Nature.
Fuente: ScienceAlert.
