La solución al "gato de Schrödinger": Físicos logran predecir los saltos cuánticos de las partículas y salvarlo

Con la observación de partículas en un contexto de mecánica cuántica, un equipo de investigadores fue capaz no sólo de entender los saltos realizados por estos cuerpos, sino también llegar a un modelo que permitiría revertir su comportamiento.

03 de Junio de 2019 | 14:38 | Redactado por Camila Díaz S., Emol/DPA
Ximena Rozas/El Mercurio (imagen referencial)
Cuando en 1935 el físico austríaco Erwin Schrödinger propuso su experimento de "encerrar" un gato en una caja para explicar las interpretaciones que podía tener la mecánica cuántica nadie pudo "solucionar" el destino de este animal imaginario. Hasta ahora, cuando un equipo de científicos en Estados Unidos logró predecir los saltos en esta paradoja y finalmente "salvar" al gato.

Se trata de un equipo en Yale que descubrió cómo atrapar al "gato de Schrödinger" y, en el proceso, anular años de paradigma en esta materia. Con este hallazgo, publicado en la revista Nature, se podría configurar un sistema de alerta temprana para saltos inminentes de átomos artificiales que contienen información cuántica.

La teoría -utilizada para explicar la superposición de estados de la física cuántica- plantea que se encierre un gato en una caja sellada con una fuente radiactiva y un veneno que se activará si un átomo de la sustancia radiactiva se desintegra. De ahí, se supone que el gato está vivo y muerto hasta que alguien abra la caja.

Abrir la caja para observar al gato hace que cambie abruptamente su estado cuántico de forma aleatoria, lo que obliga a estar vivo o muerto. El salto cuántico es el cambio discreto (no continuo) y aleatorio en el estado cuando se observa. En esto se basa que parte fundamental de los procesos cuánticos derivan en que no se conoce nada más que el resultado de cada experimento.

En el experimento actual, realizado por científicos en el laboratorio del académico de Yale Michel Devoret y liderado por Zlatko Minev, plantea una novedosa forma de aproximarse al salto cuántico.

Para un objeto pequeño como un electrón, una molécula o un átomo artificial que contiene información cuántica (conocida como cúbit o bit cuántico), un salto cuántico es la transición repentina de uno de sus estados de energía discretos a otro. En el desarrollo de los computadores cuánticos, los investigadores deben lidiar con los saltos de los cúbits, que son las manifestaciones de los errores en los cálculos.

El equipo de Yale utilizó un enfoque especial para monitorizar indirectamente un átomo artificial superconductor, con tres generadores de microondas que irradian el átomo encerrado en una cavidad 3D hecha de aluminio. El método de monitoreo doblemente indirecto, desarrollado por Minev para circuitos superconductores, permite a los investigadores observar el átomo con una eficiencia sin precedentes.

La radiación de microondas agita el átomo artificial a medida que se observa simultáneamente, dando como resultado saltos cuánticos. La pequeña señal cuántica de estos saltos se puede amplificar sin perder la temperatura ambiente. Aquí, su señal puede ser monitorizada en tiempo real. Esto permitió a los investigadores ver una repentina ausencia de fotones de detección (fotones emitidos por un estado auxiliar del átomo excitado por las microondas). Esta pequeña ausencia es la advertencia anticipada de un salto cuántico.

"El efecto mostrado por este experimento es el aumento de la coherencia durante el salto, a pesar de su observación", señala Devoret y Minev agrega: "Puedes aprovechar esto para no sólo atrapar el salto, sino también revertirlo".

"Los saltos cuánticos de un átomo son algo análogos a la erupción de un volcán -compara Minev-. Son completamente impredecibles a largo plazo. Sin embargo, con la supervisión correcta podemos detectar con certeza una advertencia anticipada de un desastre inminente y actuar sobre él antes de que haya ocurrido".
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