"De manera provocativa, hay quien afirma que la realidad se crea en el momento de hacer una medida. Schrödinger no estaba de acuerdo con esta interpretación, e ideó un experimento mental para intentar mostrar una supuesta contradicción de la mecánica cuántica", señala a Hipertextual el Dr. Jesús Navarro, del Instituto de Física Corpuscular (Universitat de València-CSIC). La conocida paradoja del gato de Schrödinger le sirvió al físico, reconocido con el Premio Nobel, para ilustrar una de las consecuencias menos intuitivas de la mecánica cuántica.
Schrödinger utilizó su famosa paradoja para ilustrar una de las consecuencias menos intuitivas de la mecánica cuántica
"Su sistema era una caja en cuyo interior hay un gato, y un mecanismo diabólico tal que en cierto intervalo de tiempo puede llevar a romper una cápsula con veneno y matar al gato. El sentido común dice que al cabo de dicho tiempo, el gato estará o vivo o muerto, pero la descripción de la mecánica cuántica es que se tendrá una superposición de gato vivo y muerto. No es una cuestión de ignorancia, de lenguaje sutil o de carencias de la mecánica cuántica. Es una situación extrema, referida a un sistema macroscópico, con la que Schrödinger quería hacer ver lo absurdo de la situación. Lo cierto es que la propiedad de coherencia desaparece en sistemas macroscópicos, sin que se sepa todavía a partir de qué escala lo hace", explica Navarro a este medio. La paradoja planteada por el físico sufre ahora la enésima vuelta de tuerca. Nuevos experimentos, publicados en Science, han demostrado que un gato cuántico puede estar tanto vivo como muerto en dos lugares a la vez.
Logran manipular estados cuánticos complejos
¿Cómo es esto posible? La paradoja planteaba que en cualquier sistema cuántico, como un átomo o un fotón, puede existir una combinación de varios estados, algo denominado superposición cuántica. El gato, al ser encerrado en la caja con una cápsula de cianuro de hidrógeno, puede estar o no estar vivo. Sin embargo, los investigadores, que observan dicha caja desde el exterior, no pueden saber el estado del gato a menos que la abran. En otras palabras, mientras no se vea directamente el animal, podemos decir que puede estar tanto vivo como muerto. De manera similar, las partículas subatómicas pueden encontrarse en un estado u otro. ¿Qué novedades aporta entonces el trabajo publicado ahora en Science?
El trabajo demuestra la posibilidad de manipular estados cuánticos complejos
Por un lado, sus resultados representan, quizás, la primera vez que los científicos fueron capaces de lograr tal coherencia cuántica a una escala microscópica. Esta conclusión implica que es posible inducir a un gran número de fotones a que tengan estados iguales, o a que éstos se enreden, de forma que se demuestra la opción de manipular estados cuánticos complejos. Según explica Navarro a Hipertextual, "las realizaciones de "gatos" se han conseguido utilizando fotones, las partículas que forman la luz, atrapados en una cavidad de microondas". Este resultado fue posible gracias al trabajo de Serge Haroche, galardonado con el Premio Nobel de Física de 2012. "Su grupo en París consiguió hacer medidas no destructivas del número de fotones", señala el científico del IFIC, en otras palabras, "preparar "estados de gato" con más de dos fotones y estudiar cuándo se rompe la coherencia cuántica".
La realización técnica de estos experimentos, también de los recogidos en Science, es muy compleja. Navarro cita un detalle: el análisis de C. Wang y sus colaboradores exigió que los dispositivos estuvieran a una temperatura de 20 miliKelvin, es decir, unos 273 grados centígrados bajo cero. "En este trabajo se han utilizado dos cavidades de microondas, conectadas mediante un dispositivo auxiliar, y se consigue crear una superposición coherente de dos "estados gato" distintos. Utilizando su propia jerga exótica, consiguen "tamaños del gato" de hasta unos 80 fotones. Con el dispositivo auxiliar (en el texto se usa el nombre latino "ancilla") se pueden manipular estos estados y hacer cierto tipo de medidas no destructivas. El interés del trabajo es que con dos cavidades se aumenta de manera significativa la capacidad de contener información cuántica. Una consecuencia de este incremento es que permitiría codificar la información de manera redundante, lo que es importante para poder corregir los errores de transmisión. Según los autores, este diseño permite podría utilizarse en una arquitectura modular de ordenadores cuánticos", relata el investigador a este medio.
Es la primera vez que se logra tal coherencia cuántica a una escala microscópica
El estudio en Science muestra cómo los científicos de la Universidad de Yale y del INRIA Paris-Rocquencourt pudieron darle a los fotones dos estados distintos (como el gato, vivo o muerto) y observaron el estado similar en los fotones de la cavidad adyacente. El equipo de Wang consiguió medir los "tamaños de gato" de hasta ochenta fotones, comprobando que se pueden alcanzar dimensiones más grandes mediante la implementación de pulsos controlados especialmente. El hecho de que el gato cuántico pueda estar vivo o muerto a la vez en dos lugares distintos, es decir, la manipulación de estados cuántos complejos puede tener aplicaciones importantes para el cálculo y la comunicación a largas distancias. "Desde la década de los ochenta, cuando los avances técnicos permitieron hacer los experimentos oportunos, se han considerado posibles usos de la coherencia cuántica", señala Navarro, autor del libro Los caminos cuánticos. Feynman. Entre otras, las investigaciones en criptografía y en el desarrollo de ordenadores cuánticos** pueden verse favorecidos por la enésima vuelta de tuerca al gato más famoso de la historia.